FA IMCT-2010-229 Microcontroladores.pdf - Instituto Tecnológico de ...
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1.- DATOS DE LA ASIGNATURANombre <strong>de</strong> la asignatura : <strong>Microcontroladores</strong>Carrera : Ingeniería MecatrónicaClave <strong>de</strong> la asignatura : MTF-1021SATCA 1 3-2-52.- PRESENTACIÓNCaracterización <strong>de</strong> la asignatura.Esta asignatura aporta al perfil <strong>de</strong>l Ingeniero Mecatrónico la capacidad para analizar,sintetizar, diseñar, simular, construir prototipos, procesos, equipos para sistemasmecatrónicos, con una actitud investigadora, <strong>de</strong> acuerdo a las necesida<strong>de</strong>stecnológicas y sociales actuales y emergentes, impactando positivamente en elentorno global.La mecatrónica abarca varias disciplinas, la mecánica para el movimiento, laelectrónica para la <strong>de</strong>tección y la informática para ejecutar programas. Un robot usala mecánica para mover o tocar objetos y para controlar sus movimientos seemplean los microcontroladores que son programados previamente, por lo que elsaber programar un microcontrolador significa que el sistema pueda realizar <strong>de</strong>forma correcta las tareas requeridas.En esta asignatura se da una introducción a los microcontroladores <strong>de</strong> 8 bits, seaborda su arquitectura interna, características eléctricas, puertos <strong>de</strong> entrada-salida,empleo <strong>de</strong>l convertidor analógico digital, interrupciones, así como sus herramientas<strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo con el fin <strong>de</strong> mostrar al alumno el po<strong>de</strong>r y la versatilidad que tienen losmicrocontroladores para <strong>de</strong>sarrollar sistemas <strong>de</strong> control.La materia <strong>de</strong> <strong>Microcontroladores</strong> emplea los conocimientos adquiridos <strong>de</strong> la materia<strong>de</strong> Programación Básica con el tema <strong>de</strong> fundamentos <strong>de</strong>l lenguaje, <strong>de</strong> la materia <strong>de</strong>Electrónica Digital con temas <strong>de</strong> códigos y sistemas numéricos, compuertas lógicasy álgebra booleana, <strong>de</strong> la materia Electrónica Analógica con el tema <strong>de</strong> dispositivossemiconductores, <strong>de</strong> Análisis <strong>de</strong> Circuitos Eléctricos con temas <strong>de</strong> análisis <strong>de</strong>circuitos <strong>de</strong> CD y CA. Se <strong>de</strong>staca que <strong>de</strong> manera paralela se <strong>de</strong>ben abordar loscontenidos <strong>de</strong> instrumentos básicos <strong>de</strong> medición eléctricos análogos y digitales.Para integrarla se ha hecho un análisis <strong>de</strong>l campo <strong>de</strong> Programación Avanzada, conel tema <strong>de</strong> manejo <strong>de</strong> puertos, <strong>de</strong> Instrumentación con los temas <strong>de</strong> sensores yactuadores, y <strong>de</strong> Electrónica <strong>de</strong> Potencia Aplicada con el tema <strong>de</strong> circuitos <strong>de</strong>1Sistema <strong>de</strong> Asignación y Transferencia <strong>de</strong> Créditos Académicos
disparo con dispositivos digitales.La materia <strong>de</strong> <strong>Microcontroladores</strong> dará soporte a las materias <strong>de</strong> Robótica yControladores Lógicos Programables, así como a otras directamente vinculadas con<strong>de</strong>sempeños profesionales; De manera particular, lo trabajado en esta asignatura seaplica en el estudio <strong>de</strong> los temas: interface serial RS-232, control <strong>de</strong> motores, entreotros.Intención didáctica.El temario se organiza en diez unida<strong>de</strong>s, en cada una se abordan característicasespecíficas <strong>de</strong>l funcionamiento <strong>de</strong>l microcontrolador para que en conjunto se transite<strong>de</strong>s<strong>de</strong> conceptos básicos que ayudan a establecer un lenguaje común <strong>de</strong> lacomunicación entre docente-alumno, alumno-alumno y alumno-docente hastacaracterísticas específicas <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong>l microcontrolador.Se abordan los temas <strong>de</strong> conceptos iniciales <strong>de</strong> los microcontroladores, arquitecturainterna, características eléctricas, herramientas <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo, puertos paralelos <strong>de</strong>entrada y salida <strong>de</strong> propósito general, así como la programación y aplicación <strong>de</strong> lasinterrupciones en un microcontrolador, con el fin <strong>de</strong> resolver problemas queinvolucren el empleo <strong>de</strong> estos dispositivos dando la oportunidad <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r conectar ycontrolar motores, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> utilizar el convertidor Analógico/Digital, todo ello conel objetivo <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r controlar <strong>de</strong> manera eficiente un <strong>de</strong>terminado proceso.Con el estudio progresivo <strong>de</strong> cada apartado se espera lograr un conocimiento mássignificativo, oportuno e integrado <strong>de</strong> cada concepto.Se preten<strong>de</strong> abordar reiteradamente los conceptos fundamentales hasta conseguirsu comprensión. Se propone tocar cada apartado <strong>de</strong>s<strong>de</strong> un punto <strong>de</strong> vistaconceptual, partiendo <strong>de</strong> la i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> cada una <strong>de</strong> las variables queinvolucran el funcionamiento <strong>de</strong>l microcontrolador.Se sugiere una actividad integradora en la décima unidad, que permita aplicar losconceptos <strong>de</strong>l microcontrolador estudiados. Esto permite dar un cierre a la materiamostrándola como útil por sí misma en el <strong>de</strong>sempeño profesional,in<strong>de</strong>pendientemente <strong>de</strong> la utilidad que representa en el tratamiento <strong>de</strong> temas enmaterias posteriores.El enfoque sugerido para la materia requiere que las activida<strong>de</strong>s prácticaspromuevan el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> habilida<strong>de</strong>s para la experimentación, tales como:i<strong>de</strong>ntificación, manejo y control <strong>de</strong> variables y datos relevantes; planteamiento <strong>de</strong>
hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales comoinducción-<strong>de</strong>ducción y análisis-síntesis con la intención <strong>de</strong> generar una actividadintelectual compleja. En las activida<strong>de</strong>s prácticas sugeridas, es conveniente que elprofesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección <strong>de</strong> lasvariables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique elprofesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso <strong>de</strong> planeación.La lista <strong>de</strong> activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo lasnecesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas <strong>de</strong> lasactivida<strong>de</strong>s sugeridas pue<strong>de</strong>n hacerse como actividad extra clase y comenzar eltratamiento en clase a partir <strong>de</strong> la discusión <strong>de</strong> los resultados <strong>de</strong> las observaciones.Se busca partir <strong>de</strong> experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante seacostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alre<strong>de</strong>dor y no sólo se hable <strong>de</strong>ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos,artificiales, virtuales o naturalesEn las activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> aprendizaje sugeridas, generalmente se propone laformalización <strong>de</strong> los conceptos a partir <strong>de</strong> experiencias concretas; se busca que elalumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través<strong>de</strong> la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución<strong>de</strong> problemas se hará <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> este proceso. Esta resolución <strong>de</strong> problemas no seespecifica en la <strong>de</strong>scripción <strong>de</strong> activida<strong>de</strong>s, por ser más familiar en el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes osobrantes <strong>de</strong> manera que el alumno se ejercite en la i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> datosrelevantes y elaboración <strong>de</strong> supuestos.En el transcurso <strong>de</strong> las activida<strong>de</strong>s programadas es muy importante que elestudiante aprenda a valorar las activida<strong>de</strong>s que lleva a cabo y entienda que estáconstruyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe <strong>de</strong> una manera profesional;<strong>de</strong> igual manera, aprecie la importancia <strong>de</strong>l conocimiento y los hábitos <strong>de</strong> trabajo;<strong>de</strong>sarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, latenacidad, la flexibilidad y la autonomía.Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el<strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> las activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> aprendizaje <strong>de</strong> esta asignatura.
3.- COMPETENCIAS A DESARROLLARCompetencias específicas:• Implementar y usar un sistemabasado en un microcontrolador,para manejar los circuitos <strong>de</strong>interfaces necesarios para lasolución <strong>de</strong> problemas <strong>de</strong>automatización y control industrial• Usar las herramientas <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollopara microcontroladores para laimplementación <strong>de</strong> aplicaciones• Programar microcontroladores enlenguajes <strong>de</strong> bajo y alto nivel para• Toma <strong>de</strong> <strong>de</strong>cisiones<strong>de</strong>sarrollar sistemas <strong>de</strong>automatización y control industrial• Proporcionar las bases paraanalizar y diseñar sistemas <strong>de</strong>control basados enmicrocontroladores.• Desarrollar la habilidad para laautomatización sistemas.• Diseñar sistemas <strong>de</strong> controlmediante el uso y programación <strong>de</strong>microcontroladores y periféricos.•Competencias genéricas:Competencias instrumentales• Capacidad <strong>de</strong> análisis y síntesis• Capacidad <strong>de</strong> organizar y planificar• Conocimientos generales básicos• Conocimientos básicos <strong>de</strong> la carrera• Comunicación oral y escrita en supropia lengua• Conocimiento <strong>de</strong> una segunda lengua• Habilida<strong>de</strong>s básicas <strong>de</strong> manejo <strong>de</strong> lacomputadora• Habilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> gestión <strong>de</strong> información• Solución <strong>de</strong> problemasCompetencias interpersonales• Capacidad crítica y <strong>de</strong> autocrítica.• Destrezas sociales relacionadas conlas habilida<strong>de</strong>s interpersonales.• Capacidad <strong>de</strong> trabajar en equipo o laexpresión <strong>de</strong> compromiso ético.Competencias sistémicas• Capacidad <strong>de</strong> aplicar losconocimientos en la práctica• Habilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> investigación• Capacidad <strong>de</strong> apren<strong>de</strong>r• Capacidad <strong>de</strong> adaptarse a nuevassituaciones• Capacidad <strong>de</strong> generar nuevas i<strong>de</strong>as(creatividad)• Li<strong>de</strong>razgo• Habilidad para trabajar en formaautónoma• Capacidad para diseñar proyectos• Búsqueda <strong>de</strong>l logro
4.- HISTORIA DEL PROGRAMALugar y fecha <strong>de</strong>Participanteselaboración o revisiónRepresentantes <strong>de</strong> los <strong>Instituto</strong>sTecnológicos <strong>de</strong>:Apizaco, Celaya, CiudadCuauhtémoc, Cuautla, Durango,<strong>Instituto</strong> TecnológicoSuperior <strong>de</strong> Irapuato <strong>de</strong>l24 al 28 <strong>de</strong> agosto <strong>de</strong>2009.Desarrollo <strong>de</strong> Programasen CompetenciasProfesionales por los<strong>Instituto</strong>s Tecnológicos<strong>de</strong>l 1 <strong>de</strong> septiembre al 15<strong>de</strong> diciembre <strong>de</strong> 2009.<strong>Instituto</strong> Tecnológico <strong>de</strong>Mexicali <strong>de</strong>l 25 al 29 <strong>de</strong>enero <strong>de</strong> <strong>2010</strong>.Guanajuato, Hermosillo,Huichapan, Irapuato, Jilotepec,Jocotitlán, La Laguna, Oriente <strong>de</strong>lEstado <strong>de</strong> Hidalgo, Pabellón <strong>de</strong>Arteaga, Parral, Reynosa, Saltillo,San Luis Potosí, Tlalnepantla,Toluca y Zacapoaxtla.Aca<strong>de</strong>mias <strong>de</strong> IngenieríaMecatrónica <strong>de</strong> los <strong>Instituto</strong>sTecnológicos <strong>de</strong>:Estudios Superiores <strong>de</strong>Jilotepec, Hermosillo,Pabellón <strong>de</strong> Arteaga, Reynosa,San Luis Potosí, Superior <strong>de</strong>Irapuato y Superior <strong>de</strong>l Oriente<strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> HidalgoRepresentantes <strong>de</strong> los <strong>Instituto</strong>sTecnológicos <strong>de</strong>:Apizaco, Celaya, CiudadCuauhtémoc, Cuautla, Durango,Guanajuato, Hermosillo,Huichapan, Irapuato, Jilotepec,Jocotitlán, La Laguna, Mexicali,Oriente <strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Hidalgo,Pabellón <strong>de</strong> Arteaga, Reynosa,Saltillo, San Luis Potosí, Toluca yZacapoaxtla.EventoReunión Nacional <strong>de</strong>Diseño e InnovaciónCurricular para elDesarrollo y Formación <strong>de</strong>CompetenciasProfesionales <strong>de</strong> laCarrera <strong>de</strong> IngenieríaMecatrónica.Elaboración <strong>de</strong>l programa<strong>de</strong> estudio propuesto en laReunión Nacional <strong>de</strong>Diseño Curricular <strong>de</strong> laCarrera <strong>de</strong> IngenieríaMecatrónica.Reunión Nacional <strong>de</strong>Consolidación <strong>de</strong> losProgramasenCompetenciasProfesionales <strong>de</strong> laCarrera <strong>de</strong> IngenieríaMecatrónica.
5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSOProgramar y aplicar sistemas basados en microcontroladores y sus interfaces en laautomatización y control industrial6.- COMPETENCIAS PREVIAS• Implementar circuitos lógicos combinacionales y secuenciales• Usar los dispositivos básicos electrónicos (Diodo, transistor, etc.)• Leer e interpretar la hoja <strong>de</strong> datos <strong>de</strong> las familias lógicas y otrascomponentes electrónicas digitales• Seleccionar los circuitos integrados necesarios para la implementación <strong>de</strong>circuitos lógicos• Interpretar mo<strong>de</strong>los básicos <strong>de</strong> sistemas <strong>de</strong> control automático.• Aplicar VHDL• Manejar sistemas numéricos binario, octal, hexa<strong>de</strong>dimal.• Manejar principios <strong>de</strong> programación• Manejar instrumentos <strong>de</strong> medición eléctrica.• Manejar acopladores <strong>de</strong> señales lógicas.• Manejar convertidores <strong>de</strong> señal Analógica-Digital, Digital-Analógica.• Habilidad para solucionar problemas <strong>de</strong> control.• Manejar dispositivos eléctricos y electrónicos.• Manejar sistemas digitales.• Manejo <strong>de</strong> dispositivos reconfigurables a nivel básico.• Usar paquetes <strong>de</strong> software para simulación7.- TEMARIOUnidad Temas Subtemas1.2.3.Conceptos introductoriosa los microcontroladoresArquitectura interna <strong>de</strong>un microcontroladorCaracterísticas eléctricas<strong>de</strong>l microcontrolador1.1 Diferencia entre Microprocesador,Microcomputadora y Microcontrolador.1.2 Características y aplicaciones <strong>de</strong> losmicrocontroladores.1.3 Tipos <strong>de</strong> arquitecturas computacionales.1.4 Tipos <strong>de</strong> <strong>Microcontroladores</strong> y susfabricantes.2.1 Componentes <strong>de</strong>l Microcontrolador2.2 Registros internos.2.3 Tipos y distribución <strong>de</strong> las memoriasinternas.2.4 Periféricos internos.2.5 Las instrucciones <strong>de</strong>l microcontrolador.3.1 Distribución <strong>de</strong> terminales (pins)3.2 Características <strong>de</strong>l reloj <strong>de</strong>l sistema.3.3 El reset y sus posibles fuentes.3.4 Características <strong>de</strong> la fuente <strong>de</strong> alimentacióny consumo <strong>de</strong> potencia <strong>de</strong>l MCU.
4.5.6.Herramientas <strong>de</strong><strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> losmicrocontroladoresPuertos <strong>de</strong> entrada ysalidaInterrupciones en unmicrocontrolador4.1 Ambiente integrado <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo (IDE) paramicrocontroladores.4.1.1 Ensamblador y compilador.4.1.2 Simulador, Debugger y emulador.4.1.3 Equipos programadores(downloa<strong>de</strong>rs) <strong>de</strong> microcontroladores.4.2 Ejemplos <strong>de</strong> uso <strong>de</strong> las herramientas <strong>de</strong><strong>de</strong>sarrollo.5.1 Arquitectura <strong>de</strong> los puertos <strong>de</strong> E/S.5.2 Configuración y características eléctricas <strong>de</strong>los puestos <strong>de</strong> E/S.5.3 Usos <strong>de</strong> los puertos con interfaces paradispositivos periféricos como:5.3.1 Teclados (lineal y matricial).5.3.2 Displays <strong>de</strong> 7 segmentos.5.3.3 Detectores <strong>de</strong> proximidad.5.4 Usos <strong>de</strong> los puertos para manejo <strong>de</strong>potencia con interfaces con:5.4.1 Transistores, Darlington, Mosfets yrelevadores.5.4.2 Optotransistores, optoacopladores yoptotriacs.5.4.3 Puentes H discretos (contransistores, con Mosfets) eintegrados (L293, l298, etc.)5.5 Ejemplo <strong>de</strong>l uso <strong>de</strong> las interfaces paracontrolar:5.5.1 Lámparas5.5.2 Zumbadores, vibradorespiezoeléctricos, bocinas, etc.5.5.3 Motores <strong>de</strong> DC.5.5.4 Motores <strong>de</strong> pasos5.5.5 Servomotores.6.1 El manejo <strong>de</strong> las interrupciones.6.1.1 Tipos <strong>de</strong> interrupciones6.1.2 Los vectores <strong>de</strong> interrupción.6.1.3 Las acciones <strong>de</strong>l MCU al respon<strong>de</strong>r auna interrupción.6.1.4 Características <strong>de</strong> la rutinamanejadora <strong>de</strong> interrupción.6.2 Las interrupciones externas.6.2.1 Características y configuración.6.2.2 Programación y uso6.3 Fuentes internas <strong>de</strong> interrupciones.6.3.1 De los Timers/Contadores6.3.2 Del ADC
7.8.9.Programación <strong>de</strong>lmicrocontrolador conaplicacionesEl convertidor ADC yDACPuertos seriales ymemoria EEPROM6.3.3 De la Comunicación Serial (USART,SPI,TWI, etc.)6.3.4 Del comparador analógico.6.3.5 De la EEPROM6.3.6 De otras fuentes internas <strong>de</strong>interrupción.6.4 Ejemplos <strong>de</strong> aplicaciones <strong>de</strong> lasinterrupciones.7.1 Resolver problemas programando elmicrocontrolador en lenguaje ensamblador.7.2 Resolver problemas programando elmicrocontrolador en lenguaje C.7.3 Técnicas <strong>de</strong> control <strong>de</strong> motores usando:7.3.1 PWM7.3.2 Enco<strong>de</strong>rs incrementales como sensor<strong>de</strong> velocidad, posición y sentido <strong>de</strong>giro.7.4 Control <strong>de</strong> sentido <strong>de</strong> giro, <strong>de</strong> posición <strong>de</strong>velocidad en:7.4.1 Motores <strong>de</strong> DC7.4.2 Motores <strong>de</strong> pasos7.4.3 Servomotores7.4.4 Motores sin escobillas (brushless)8.1 Arquitectura interna.8.2 Configuración y programación.8.3 Aplicación en un control <strong>de</strong> temperatura.9.1 El USART.9.2 SPI.9.3 TWI (I2C bus)9.4 Otros protocolos9.5 Leer y escribir sobre la EEPROM.
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICASEl profesor <strong>de</strong>be:Ser conocedor <strong>de</strong> la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y<strong>de</strong>sarrollo histórico para consi<strong>de</strong>rar este conocimiento al abordar los temas.Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo <strong>de</strong>lestudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma <strong>de</strong><strong>de</strong>cisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento <strong>de</strong>l proceso formativo y propiciar lainteracción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento <strong>de</strong> losestudiantes como punto <strong>de</strong> partida y como obstáculo para la construcción <strong>de</strong> nuevosconocimientos.• Propiciar activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> metacognición. Ante la ejecución <strong>de</strong> una actividad,señalar o i<strong>de</strong>ntificar el tipo <strong>de</strong> proceso intelectual que se realizó: unai<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> patrones, un análisis, una síntesis, la creación <strong>de</strong> unheurístico, un mapa conceptual, etc. Al principio lo hará el profesor, luego seráel alumno quien lo i<strong>de</strong>ntifique. Ejemplos: reconocer la diferencia entre unmicroprocesador, una microcomputadora y un microcontrolador; elaboración<strong>de</strong> un cuadro comparativo como producto <strong>de</strong> la actividad.• Propiciar activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> búsqueda, selección y análisis <strong>de</strong> información endistintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar <strong>de</strong>finiciones <strong>de</strong> unmicrocontrolador i<strong>de</strong>ntificando puntos <strong>de</strong> coinci<strong>de</strong>ncia entre unas y otras<strong>de</strong>finiciones.• Fomentar activida<strong>de</strong>s grupales que propicien la comunicación, el intercambioargumentado <strong>de</strong> i<strong>de</strong>as, la reflexión, la integración y la colaboración <strong>de</strong> y entrelos estudiantes. Ejemplo: en equipos <strong>de</strong> cuatro personas, <strong>de</strong>scribir losregistros internos <strong>de</strong>l microcontrolador.• Relacionar los contenidos <strong>de</strong> esta asignatura con las <strong>de</strong>más <strong>de</strong>l plan <strong>de</strong>estudios a las que ésta da soporte para <strong>de</strong>sarrollar una visión interdisciplinariaen el estudiante. Ejemplos: i<strong>de</strong>ntificar las formas <strong>de</strong> transmisión <strong>de</strong> dato entremicrocontroladores.• Propiciar el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> capacida<strong>de</strong>s intelectuales relacionadas con lalectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las activida<strong>de</strong>sprácticas a través <strong>de</strong> guías escritas, redactar reportes e informes <strong>de</strong> lasactivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidasdurante las observaciones.• Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a caboactivida<strong>de</strong>s prácticas, para contribuir a la formación <strong>de</strong> las competencias parael trabajo experimental como: i<strong>de</strong>ntificación manejo y control <strong>de</strong> variables ydatos relevantes, planteamiento <strong>de</strong> hipótesis, trabajo en equipo.• Propiciar el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> activida<strong>de</strong>s intelectuales <strong>de</strong> inducción-<strong>de</strong>ducción yanálisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación.• Desarrollar activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> aprendizaje que propicien la aplicación <strong>de</strong> losconceptos, mo<strong>de</strong>los y metodologías que se van aprendiendo en el <strong>de</strong>sarrollo<strong>de</strong> la asignatura.
• Proponer problemas que permitan al estudiante la integración <strong>de</strong> contenidos<strong>de</strong> la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución.• Relacionar los contenidos <strong>de</strong> la asignatura con el cuidado <strong>de</strong>l medio ambiente;así como con las prácticas <strong>de</strong> ahorro <strong>de</strong> energía.• Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejorcomprensión <strong>de</strong>l estudiante.• Propiciar el uso <strong>de</strong> las nuevas tecnologías en el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> la asignatura(procesador <strong>de</strong> texto, hoja <strong>de</strong> cálculo, base <strong>de</strong> datos, graficador, Internet, etc.).
9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓNLa evaluación <strong>de</strong>be ser continua y formativa por lo que se <strong>de</strong>be consi<strong>de</strong>rar el<strong>de</strong>sempeño en cada una <strong>de</strong> las activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> aprendizaje, haciendo especialénfasis en:• Solución <strong>de</strong> los problemas <strong>de</strong> aplicación planteados en clase• Presentación <strong>de</strong> proyectos <strong>de</strong> aplicación individuales• Presentación <strong>de</strong> proyecto final por equipo.• Evaluación teórica• Manejo <strong>de</strong> protocolos <strong>de</strong> comunicación utilizando <strong>de</strong> microcontroladores.• Control <strong>de</strong> sistemas por medio <strong>de</strong> microcontroladores.• Reportes escritos <strong>de</strong> las observaciones hechas durante las activida<strong>de</strong>s, asícomo <strong>de</strong> las conclusiones obtenidas <strong>de</strong> dichas observaciones.• Información obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada endocumentos escritos.• Descripción <strong>de</strong> otras experiencias concretas que podrían realizarseadicionalmente.• Exámenes escritos para comprobar el manejo <strong>de</strong> aspectos teóricos y<strong>de</strong>clarativos.10.- UNIDADES DE APRENDIZAJEUnidad 1: Conceptos introductorias a los microcontroladores.Competencia específica a <strong>de</strong>sarrollarActivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> AprendizajeCatalogar los diferentes tipos y• Comparar las diferencias máscaracterísticas <strong>de</strong> losimportantes entre unamicrocontroladores.Microcomputadora,unMicroprocesador y unMicrocontrolador.• Discutir sobre la gama amplia <strong>de</strong>aplicaciones <strong>de</strong> un microcontrolador.Investigar sobre los principalesfabricantes y las características <strong>de</strong>ellos.• Destacar las diferencias entrearquitectura CISC y RISC• Interpretar y analizar las diferenciasmás importantes entre las arquitecturascomputacionales <strong>de</strong> losmicrocontroladores más usados• Buscar información <strong>de</strong>microcontroladores <strong>de</strong> diferentesfabricantes y mediante un cuadrocomparativo enlistar sus principalescaracterísticas.
• Apren<strong>de</strong>r a manejar y consultarmanuales <strong>de</strong>l fabricante.• Trabajar en equipo para la realización<strong>de</strong> prácticas y <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>aplicaciones o proyectos.Unidad 2: Arquitectura interna <strong>de</strong> un microcontroladorCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarActivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> AprendizajeDefinir la arquitectura interna <strong>de</strong>un microcontrolador.• Realizar una lectura <strong>de</strong> loscomponentes <strong>de</strong>l microcontrolador yelaborar un mapa conceptual quecontenga los componentes relevantes<strong>de</strong>l microcontrolador.• Listar los registros internos <strong>de</strong> unmicrocontrolador.• Catalogar los tipos y distribución <strong>de</strong> lasmemorias internas <strong>de</strong>lmicrocontrolador.• Inspeccionar las características <strong>de</strong> losperiféricos internos <strong>de</strong>lmicrocontrolador y elaborar un cuadrosinóptico.• A través <strong>de</strong> ejemplos prácticos simples,explicar el conjunto <strong>de</strong> instrucciones<strong>de</strong>l microcontroladorUnidad 3: Características eléctricas <strong>de</strong>l microcontroladorCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarActivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> AprendizajeAnalizar las característicaseléctricas <strong>de</strong>l microcontrolador.• Ubicar mediante una estrategiamnemotécnica la distribución <strong>de</strong>terminales <strong>de</strong> un microcontrolador.• Realizar una lectura <strong>de</strong> lascaracterísticas <strong>de</strong>l reloj <strong>de</strong>l sistema yelaborar una síntesis <strong>de</strong> las mismas.• Definir el reset y distinguir sus posiblesfuentes mediante un mapa cognitivotipo sol.• Enlistar las características <strong>de</strong> la fuente<strong>de</strong> alimentación y consumo <strong>de</strong> potencia<strong>de</strong>l Microcontrolador.
Unidad 4: Herramientas <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> los microcontroladoresCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarActivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> AprendizajeUtilizar las herramientas <strong>de</strong><strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> losmicrocontroladores.• Descargar, instalar y usar lasherramientas ( software) <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollopara la edición, ensamblado,compilación, simulación, <strong>de</strong>puración(<strong>de</strong>bug) <strong>de</strong> los programas.• Comprobar la programación <strong>de</strong>l chipmediante ejemplos <strong>de</strong> uso <strong>de</strong> lasherramientas <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo.Unidad 5: Puertos <strong>de</strong> entrada y salida.Competencia específica a <strong>de</strong>sarrollarManejar los puertos <strong>de</strong> entrada ysalida.Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Aprendizaje• Buscar en internet la hoja <strong>de</strong> datos <strong>de</strong>los dispositivos electrónicos usadospara la implementación <strong>de</strong>l sistema.• Realizar una lectura <strong>de</strong> la arquitectura<strong>de</strong> los puertos <strong>de</strong> E/S <strong>de</strong>lmicrocontrolador y elaborar un mapaconceptual que contenga loscomponentes relevantes.• Listar la configuración y característicaseléctricas <strong>de</strong> los puestos <strong>de</strong> E/S.• Inspeccionar los usos <strong>de</strong> los puertoscon interfaces para dispositivosperiféricos y elaborar un cuadrosinóptico.Unidad 6: Interrupciones en un microcontroladorCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarProgramar y aplicar lasinterrupciones en unmicrocontrolador.Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Aprendizaje• Investigar y catalogar mediante unamatriz <strong>de</strong> clasificación los tipos <strong>de</strong>interrupciones, los vectores <strong>de</strong>interrupción, las acciones <strong>de</strong>lMicrocontrolador al respon<strong>de</strong>r a unainterrupción, características <strong>de</strong> la rutinamanejadora <strong>de</strong> interrupción.
• Comprobar mediante prácticas el uso<strong>de</strong> las interrupciones.Unidad 7: Programación <strong>de</strong>l microcontrolador con aplicacionesCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarActivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> AprendizajeResolver problemas mediante laprogramación<strong>de</strong>lmicrocontrolador.Conectar y controlar motores conmicrocontroladores• Implementar un sistema basado en unmicrocontrolador y la herramientabásica <strong>de</strong> programación (downloa<strong>de</strong>r).• Programar y simular en ensamblador,ejemplos prácticos planteados enclase.• Programar en el microcontrolador losprogramas y comprobar su operación.• Realizar aplicaciones programando enlenguaje “C”.• Utilizar los sistemas <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollodisponibles en laboratorio para ejecutary comprobar la operación correcta <strong>de</strong>los programas <strong>de</strong>sarrollados.• Plantear problemas reales y resolverla parte tanto <strong>de</strong> hardware como <strong>de</strong>software.• Catalogar mediante una matriz <strong>de</strong>clasificación los usos <strong>de</strong> los puertospara manejo <strong>de</strong> potencia con interfaces<strong>de</strong> transistores, Darlington, Mosfetsrelevadores, Optotransistores,optoacopladores,optotriacs, puentes Hdiscretos (con transistores, conMosfets) e integrados (L293, l298,etc.).• Comprobar mediante prácticas el uso<strong>de</strong> las interfaces para controlarlámparas, zumbadores, vibradorespiezoeléctricos, bocinas, motores <strong>de</strong>DC, motores <strong>de</strong> pasos y servomotores.• Implementar con microcontroladorescircuitos <strong>de</strong> control <strong>de</strong> motores <strong>de</strong> DC,<strong>de</strong> pasos, servomotores y motores sinescobillas empleando las técnicasMCU, PWM, Enco<strong>de</strong>r incrementales.
Unidad 8: El convertidor ADC Y DACCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarUtilizar el convertidor ADC y DACpara fines <strong>de</strong> control.Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Aprendizaje• Realizar una lectura <strong>de</strong> la Arquitecturainterna <strong>de</strong>l convertidor A/D y D/A <strong>de</strong>lmicrocontrolador y elaborar un mapaconceptual que contenga loscomponentes relevantes <strong>de</strong>lconvertidor como su configuración yprogramación.• Implementar un circuito <strong>de</strong> control <strong>de</strong>temperatura mediante el convertidorA/D y D/A <strong>de</strong>l microcontrolador.Unidad 9: Puertos seriales y memoria EEPROMCompetencia específica a <strong>de</strong>sarrollarComunicar dispositivos usando lospuertos seriales.Utilizar la memoria EEPROM.Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Aprendizaje• Distinguir mediante un mapaconceptual la comunicación <strong>de</strong>dispositivos a través <strong>de</strong> los puertosseriales como el USART, SPI, TWI yotros protocolos.• Leer y escribir información en lamemoria EEPROM.Haga clic aquí para escribir texto.
11.- FUENTES DE INFORMACIÓN1. Morris Mano, M., Ingeniería computacional, diseño <strong>de</strong> hardware, Ed. Prentice mayHispanoamericana.2. Martínez Garza, Jaime, Organización y arquitectura <strong>de</strong> computadoras, Ed.Pearson Educación3. Brey, Barry B., Microprocesadores intel, Ed. Prentice may, 5a. Edición4. Peripheral components, Intel, 20035. Lewis C. Eggebrecht, Interfacing to the personal computer, thirth edition6. <strong>Microcontroladores</strong>, Intel, 20027. Microprocessors, Intel, 20038. E. Martín Cuenca, <strong>Microcontroladores</strong> PIC, la solucion <strong>de</strong> un chip, Ed.PARANINFO9. Mackenzie, I. Scout, Microcontrolador 8051, cuarta edición, Prentice Hall,México, 200710. Angulo, José M., <strong>Microcontroladores</strong> PIC. Diseño práctico <strong>de</strong> aplicaciones.Segunda edición, Mc. Graw Hill, México, 2005.11. Palacios, Enrique. Microcontrolador PIC16F84. Desarrollo <strong>de</strong> proyectos.Segunda edición. Alfaomega. México, 2006.12. Microchip. 2009. Microchip Technology. Disponible <strong>de</strong>s<strong>de</strong> Internet en:http://www.microchip.com13. Freescale. 2009. Freescale semiconductor. Disponible <strong>de</strong>s<strong>de</strong> Internet en:http://www.freescale.com/webapp/sps/site/overview.jsp?no<strong>de</strong>Id=01624684490DEC14. http://www.atmel.com12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS• I<strong>de</strong>ntificar los componentes y el uso <strong>de</strong> un microcontrolador, la distribución yfunción <strong>de</strong> sus terminales, sus características eléctricas.• Utilizar las herramientas <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo para la programación y puesta enmarcha <strong>de</strong> un sistema basado en un microcontrolador.• Programar en ensamblador los dispositivos periféricos internos <strong>de</strong>lmicrocontrolador.• Conectar dispositivos periféricos externos al microcontrolador.• Programar aplicaciones <strong>de</strong>l microcontrolador en lenguaje C.