Departamento académico: Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Unidades: 3-0-8
Requisito: E 00856 , CS00002
Equivalencia: ninguna
Semestre y carrera: 8°semestre de IEC e ISE

Objetivo general de la materia: Este curso está dirigido a los alumnos interesados en el diseño de sistemas electrónicos gobernados por microcontroladores. El curso está orientado al manejo de dispositivos que se emplean generalmente en la instrumentación, en el control y en el diseño de interfaces entre dispositivos analógicos y digitales. Durante el curso se aplicarán técnicas de acondicionamiento de señales y manejo de actuadores.
El alumno explotará las ventajas que ofrece el uso de un compilador de C, como herramienta de programación, sin perder de vista las bases de la programación en ensamblador y el conocimiento de la arquitectura interna del microcontrolador. Aprenderá el manejo de los recursos especiales del microcontrolador
Si bien, el curso está orientado al manejo de PIC16F877, los conocimientos adquiridos se podrán extrapolar a otros microcontroladores. Por otro lado, con el fin de ofrecer otras alternativas, durante el curso se revisarán otros microcontroladores de la misma familia.

Temas y subtemas del curso: 1 Introducción
1.1 Características de los sistemas digitales y analógicos.
1.2 Electrónica de bajo consumo y electrónica de potencia.
1.3 Interfaz entre sistemas digitales y sistemas analógicos.
2 Generalidades sobre los microcontroladores PIC y el compilador de C.
2.2 Ventajas de los microcontroladores PIC
2.2 Algunos tipos de microcontroladores PIC
2.3 El microcontrolador PIC16F877.
2.4 Puertos E/S y recursos especiales del microcontrolador
2.5 Mapa de memoria, registros de control y fusibles de protección
2.6 El manejo de la memoria Flash y EEPROM.
2.7 El compilador C como herramienta de diseño
3 Puertos E/S
3.1 Configuración de puertos
3.2 Características eléctricas de las terminales de salida
3.3 Detección de cambios de estado por poleo.
3.4 Manejo de dispositivos de visualización
3.5 Manejo de actuadores electromecánicos usando buffer de potencial, transistores MOSFET y Thyristores
4 Interrupciones por hardware
4.1 Interrupción externa
4.2 La detección de cambio de estado del puerto B
5 Convertidores A/D y D/A
5.1 Características y configuración del Convertidor A/D interno.
5.2 Interacción con convertidores A/D y D/A paralelos y seriales
5.3 Ajuste de señales analógicas por métodos digitales
5.4 Acondicionamiento y sensado de señales eléctricas.
5.5 Manejo de transductores
5.6 Comunicación formato 5-20mA.
6 Temporizadores y módulos CCP.
6.1 Tipos y características de los temporizadores internos
6.3 Configuración de los temporizadores
6.4 Sus interrupciones por software
6.5 Módulo de comparación
6.6 Módulo de captura
6.7 Módulo de PWM
6.8 Monitoreo de frecuencia y periodo
6.9Puente H y sus variantes
7 Módulo de comunicación serie síncrona (MSSP).
7.1 Conceptos, ventajas y desventajas de la comunicación serie síncrona
7.2 Programación y manejo del modo de comunicación SPI
7.3 Programación y manejo del modo de comunicación I2C
7.4 Dispositivos compatibles con la comunicación I2C.
8 Módulo de comunicación serial síncrona/asíncrona (USART)
8.1 Conceptos, ventajas y desventajas de la comunicación serie asíncrona
8.2 Programación y manejo de la transmisión y recepción.

Objetivos específicos de aprendizaje: 1 Introducción

Se situará al alumno en el entorno del diseño de sistemas basados en microcontroladores. Se analizarán los puntos que se deben tomar en cuenta para la comunicación entre sistemas analógicos y digitales, como son el acondicionamiento de señales, los sistemas desacoplados, la conversión D/A y A/D, el acoplamiento de impedancias, las protecciones por métodos ópticos o magnéticos, el aislamiento de tierras, el ruido, etc.

2 Generalidades sobre los microcontroladores PIC y el compilador de C.

Se dará un panorama general sobre diversos microcontroladores PIC, el uso del compilador de C como herramienta de diseño y se expondrán las razones por las que se eligió el PIC16F877 como microcontrolador de trabajo.

Se estudiará la arquitectura interna del microcontrolador dando énfasis a los registros control, a la memoria Flash y a la memoria EEPROM. Además se estudiarán los recursos especiales del microcontrolador

Se revisarán las funciones y directivas básicas del compilador de C. Cabe mencionar que conforme avance el curso se enriquecerá el manejo del compilador.

3 Puertos E/S.

Se estudiarán los registros para la configuración básica de los puertos E/S. Las funciones adicionales de los puertos se estudiarán mas adelante. Se expondrá las limitaciones y alcances que permite el microcontrolador para un manejo moderado de corriente.

Se darán algunas aplicaciones sencillas para iniciar el manejo del microcontrolador, que incluyen el uso de dispositivos de visualización y algoritmos básicos sobre la detección de señales digitales

Se explicarán los procedimientos adecuados para el uso de dispositivos de potencia. Se dará aplicaciones para el manejo básico de motores de DC, motores de pasos, motores de corriente alterna, relevadores y electro-válvulas.

4 Interrupciones por hardware.

Se estudiará los dos tipos de interrupciones externas del microcontrolador, la configuración de sus registros de control y sus limitaciones. Se analizarán aplicaciones sobre la detección de eventos externos.

5 Convertidores A/D y D/A.

Se estudiarán las características, los registros de control y las limitaciones del convertidor A/D interno.

Se expondrá la metodología para la interacción con convertidores A/D y D/A externos de tipo serial y paralelo. Se darán ejemplos sobre el monitoreo de variables eléctricas usando convertidores A/D y el ajuste de señales analógicas empleando convertidores D/A.

Se estudiará el manejo de transductores y el acondicionamiento de señales eléctricas. Dentro de las aplicaciones se considera el sensado de corriente, voltaje, resistencia, temperatura, posición, velocidad, etc.

6 Temporizadores y módulos CCP.
Se estudiarán los registros de control y la configuración de los temporizadores y los módulos CCP internos del microcontrolador.

Se abordarán los temas de generación de bases de tiempo, detección de frecuencia y periodo, generación de PWM.

Se estudiarán los conceptos de sistemas conmutados de potencia basados en el puente H. Se incluyen aplicaciones de control de motores de DC, decodificadores ópticos y comunicación por infrarrojo.

7 Módulo de comunicación serie síncrona (MSSP).

Se estudiarán las ventajas y desventajas de la comunicación serial asíncrona para la comunicación de diversos circuitos electrónicos en los se encuentran memorias seriales, relojes de tiempo real, convertidores A/D y D/A, etc.

Se analizará la configuración y manejo de los registros para la comunicación SPI y I2C. Se estudiará el funcionamiento de algunos circuitos que operan con estos tipos de comunicación dándose como aplicaciones el uso de un reloj de tiempo real y dispositivos de almacenamiento.

8 Módulo de comunicación serial síncrona/asíncrona (USART)
Se estudiará la configuración y manejo de la comunicación serial usando el protocolo RS 232 y su aplicación en la comunicación con sistemas de cómputo personal.

Metodología de enseñanza: Enseñanza basada en proyectos. Durante cada parcial se aplicará examen y se revisará el avance de un proyecto final. A lo largo del curso se proporcionará los elementos necesarios para la realización del proyecto. Además se realizarán diversas prácticas (pequeños proyectos) que tienen como objetivo dar experiencia al estudiante sobre los temas tratados en clase.

Tiempo estimado de cada tema: Tema Tiempo

Tema 1 3 horas
Tema 2 3 horas
Tema 3 6 horas
Tema 4 4 horas
Tema 5 8 horas
Tema 6 8 horas
Tema 7 8 horas
Tema 8 4 horas
Exámenes
y presentación 4 horas

Total 48 horas

Políticas de evaluacion sugeridas: POLITICAS DE EVALUACION
Esta materia es teórico práctica y se evalúa con exámenes, prácticas y un proyecto final. Los equipos se formarán con 2 o 3 estudiantes. La propuesta del proyecto se realizará durante el primer mes del curso. El profesor se reservará la autorización del proyecto.
Los exámenes parciales tratarán los temas presentados en clase.
Se tiene que asistir por lo menos al 80% de las clases, se cuenta con 5 minutos de tolerancia para entrar a la clase después se considera como falta.
Se deberá entregar el 80% de las prácticas realizadas durante el curso.
Al final del curso se realizará una presentación del proyecto y se entregará el reporte final. Durante la presentación se hará una evaluación individual a través de preguntas sobre el proyecto. Esta evaluación se tomará en cuenta en la calificación final del curso y el profesor se reservará el establecer de manera individual su porcentaje adicional.

Exámenes parciales 20%
Avances parciales 20%
Prácticas 30%
Presentación y reporte final 30%

LIBRO(S) DE TEXTO

Nombre del Autor (Libro 1): José Ma. Angulo Usategui, Susana Romero Yesa E Ignacio Angulo Martínez
Año de publicacion (Libro 1): 2000
Titulo del libro (Libro 1): Microcontroladores PIC: Diseño Práctico De Aplicaciones, Segunda parte PIC 16F87X
Edicion (Libro 1): (2000)
Lugar de publicacion (Libro 1): E.E.U.U.
Nombre de la Eitorial (Libro 1): McGraw-Hill
ISBN (Libro 1):

Nombre del Autor (Libro 2):
Año de publicacion (Libro 2):
Titulo del libro (Libro 2):
Edicion (Libro 2):
Lugar de publicacion (Libro 2):
Nombre de la Eitorial (Libro 2):
ISBN (Libro 2):

Nombre del Autor (Libro 3):
Año de publicacion (Libro 3):
Titulo del libro (Libro 3):
Edicion (Libro 3):
Lugar de publicacion (Libro 3):
Nombre de la Eitorial (Libro 3):
ISBN (Libro 3):

Libro de consulta: 1. C Compiler Reference Manual
By: Custom Computer Services Inc. August 2002

2. PICmicro MCUC. An introduction to programming the Microchip PIC in CCS C
By Nigel Gardner

3. PIC : Your Personal Introductory Course
By: John Morton
Newnes, 2001

4. An Introduction To The Design Of Small-Scale Embedded Systems
By: Tim Wilmshurst
Palgrave, 2001.

5. Design With Operational Amplifiers And Analog Integrated Circuits
By: Sergio Franco.
McGraw-Hill, 2002.

6. Electronic Circuit Analysis And Design
By: Donald A. Neamen
Irwin, 1996

Material de apoyo: 1. MPLAB IDE versión 6.40
2. PICSTART PLUS System

Perfil del Profesor: Profesor con Doctorado o Maestría ingeniería eléctrica o ingeniería electrónica. Con experiencia en el diseño de sistemas analógicos y sistemas basados en microcontroladores.

Elaboración: Campus Ciudad de México

Fecha de la última actualización : 06 de enero de 2005(M)