guia practica laboratorio 2011 microprocesadores y microcontroladores 309696

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

HECTOR URIEL VILLAMIL GONZALEZ

(Director Nacional)

JAIRO LUIS GUTIERREZ TORRES

Acreditador

CHIQUINQUIRÁ

Julio del 2011


2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

La guía de componente práctico del curso de microprocesadores y

microcontroladores en su versión 2009 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 2009 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 2011

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 2011.


3. INDICE DE CONTENIDO

Pág.

5. CARACTERÍSTICAS GENERALES .................................................................... 6

Introducción ...................................................................................................... 6

Justificación ...................................................................................................... 8

Intencionalidades formativas ............................................................................ 8

Denominación de prácticas ............................................................................ 10

Número de horas ........................................................................................... 10

Porcentaje ...................................................................................................... 10

Curso Evaluado por proyecto ......................................................................... 10

Seguridad industrial ....................................................................................... 10

PRACTICA No. 01 – Programación de microprocesadores con lenguaje ensamblador.

.............................................................................................................................. 12

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

Motorola Freescale ................................................................................................ 19

EJERCICIO N° 1: Secuencias y control de LEDs .......................................... 24

EJERCICIO N° 2: Secuencia de LEDs controlada por un pulsador. .............. 25

EJERCICIO N° 3: Secuencia de LEDs con control de velocidad y tipo de secuencia.

....................................................................................................................... 27

PRACTICA No. 03 – Programación avanzada de Microcontroladores Microchip PIC y/o

Motorola Freescale ................................................................................................ 31


4. LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la primera práctica de laboratorio. .................. 18

Tabla 2. Rúbrica de evaluación de la segunda práctica de laboratorio. ................ 30

Tabla 3. Rúbrica de evaluación de la tercera práctica de laboratorio. ................... 37


4.1 LISTADO DE GRÁFICOS Y FIGURAS

Figura 1. Esquemas de conexiones y componentes Ejercicio 1. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84................................................................................... 25


microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 ................................................... 25

Figura 3. Esquema de conexiones y componentes Ejercicio 2. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84................................................................................... 26


microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 ................................................... 27

Figura 5. Esquema de conexiones y componentes, propuesta con el

Microcontrolador PIC16F84A ................................................................................ 28

Figura 6. Esquema de conexiones y componentes, propuesta con el

Microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 ................................................... 28


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 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

CONTENS 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 indicando

Nombre, código, calificación de cada práctica, la calificación

final y observaciones ó (realimentación).


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 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 obligatorio

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.

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 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

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.

Denominación de

prácticas

Práctica 1: Programación de microprocesadores con

lenguaje ensamblador.

Practica 2: Programación básica de Microcontroladores

Microchip PIC y Motorola Freescale

Practica 3: Programación avanzada de Microcontroladores

Microchip PIC y/o 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___ NO_X_

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 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.


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 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 (formato a dos columnas), 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.


PRACTICA No. 01 – Programación de microprocesadores con lenguaje

ensamblador.

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida X Remota

Otra ¿Cuál

Porcentaje de evaluación 10

Horas de la practica 4

Temáticas de la práctica Unidad 1: Microprocesadores

Microprocesadores y microcomputadores

Familias de microprocesadores

Lenguaje ensamblador en los microprocesadores

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.

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.

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, compilarlos, depurarlos y

ejecutarlos utilizando los programas de

software sugeridos.

Sustentar y entregar el informe de práctica de

laboratorio en formto 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.

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 basada en microprocesadores.

Fundamentación Teórica

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 y la matriz de registros, se debe comenzar por la utilización del

lenguaje de bajo nivel, en este caso lenguaje ensamblador.

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 o Seven, 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.


Descripción de la practica

Como primera práctica respecto a la primera unidad que trata los

microprocesadores, se plantea el desarrollo de varios programas utilizando

lenguaje ensamblador el cual es fácilmente accesible desde cualquier

computador con sistema operativo Microsoft Windows XP, Vista o Seven, 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 un par de situaciones prácticas que permitan adquirir habilidades en la

programación de bajo nivel en lenguaje ensamblador. El laboratorio debe estar

compuesto de 2 Ejercicios:

Diseñar un programa que permita recibir números y realizar las cuatro

operaciones aritméticas básicas, suma, resta, multiplicación y división.

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.

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.

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

desarrollo de la práctica

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:

http://gratis.portalprogramas.com/SimuProc.html.

http://gratis.portalprogramas.com/SimuProc.html


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

version 10: http://www.masm32.com/.

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.

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. Se recomienda 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” para realizar una exploración preliminar y comprender el funcionamiento de una instrucción y su relación con cada una de las unidades funcionales dentro del microprocesador. Forma de trabajo: El estudiante debe tener las herramientas y documentación necesaria para la realización de la práctica, para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios con el acompañamiento y guía del tutor de práctica de laboratorio en cada centro. El tutor 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 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

http://www.masm32.com/


programa. Cada estudiante individualmente debe seguir el siguiente

procedimiento:

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

variables, constantes y proceso que debe realizar el programa.

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.

Editar el código fuente utilizando instrucciones del lenguaje ensamblador

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.

Realizar la compilación, depuración y prueba o simulación del programa

siguiendo las indicaciones del tutor encargado de la práctica.

Realizar los ajustes y modificaciones que garanticen el correcto

funcionamiento y cumplimiento de lo solicitado en cada ejercicio.

Sustentar el trabajo realizado de cada ejercicio al tutor junto con el archivo

fuente, ejecutable e informe correspondiente en formato IEEE.

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 (formato a

dos columnas), debe incluir entre otros aspectos relevantes como:

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

Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa


ejecutable.

Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes, fotografías, etc).

Análisis de la experiencia y conclusiones sobre los ejercicios planteados.

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= 8)

8

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 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. (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= 4)

El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 7)

7

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.


PRACTICA No. 02 – Programación básica de Microcontroladores Microchip

PIC y Motorola Freescale

Tipo de practica


Porcentaje de evaluación 10


Temáticas de la práctica Unidad 2: Microcontroladores

Introducción a los microcontroladores

Microcontroladores PIC de Microchip

Microcontroladores Motorola Freescale, Basic Stamp y Arduido


Propósito(s):



conceptuales.





programación de microcontroladores.

Implementar los montajes electrónicos y

realizar las simulaciones que permitan

profundizar en el aprendizaje de la

programación, implementación y ejecución de

programas de control basados en

Microcontroladores.

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 Entorno de


Desarrollo Integrado MPLAB o WINIDE.

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.




Meta(s)





microcontrolador, compilarlos, depurarlos y


software sugeridos.

Sustentar y entregar el informe de práctica de


Competencia(s)







microcontrolador.








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.


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.

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. 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 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 entre otros 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.



Con el planteamiento teórico se comienza el trabajo práctico partiendo de

conceptos fundamentales de programación y de electrónica aplicada para

implementar practicas básicas que exploran las funciones básicas de

configuración de pines como entrada / salida, manejo de ciclos, subrutinas e

interrupciones, en dos de los dispositivos más representativos de las familias

Microchip PIC y Motorola Freescale. El laboratorio debe estar compuesto de 3

Ejercicios:

Con el circuito planteado implementar mínimo ocho (8) secuencias distintas

para el conjunto de 8 LEDs conectado a uno de los puertos, las secuencias

distintas se deben mostrar una tras otra.

Con el circuito planteado, de ocho (8) LEDs y un (1) botón, desplegar

mínimo ocho (8) secuencias controladas en su visualización por el BOTON

conectado a otro puerto.

Con el circuito planteado, de ocho (8) LEDs y dos (2) botones, desplegar

mínimo ocho (8) secuencias controladas en su visualización por el BOTON

1 y controladas en su velocidad por el BOTON 2 estos botones se ubican

en un puerto diferente.


Los materiales y equipos indispensables para este laboratorio son:

Microcontroladores PIC16f84A y/o Motorola Freescale 68HC908JK3.

resistencias según esquemas

pulsadores, condensadores, cristal de 4MHz

cables AWG 12 (similar al de UTP)

LEDs

Programador Universal o el programador para PICs gama media y/o

Programador para Motorola Freescale HC08.

Fuente de poder regulada a 5 voltios

Protoboard

Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador.


Software a utilizar en la practica


Software de simulación (PROTEUS o MULTISIM)

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE para Motorola Freescale)

Microcontroladores:

o MPLABIDE: www.microchip.com o PicDeveloment Studio:

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

o PROTEUS: http://www.ieeproteus.com/descarga.html

Software de programación de microcontroladores.

Seguridad Industrial

Para la realización de esta práctica 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, 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, programas en lenguaje ensamblador, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico. Se recomienda 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” 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 las herramientas y documentación necesaria para la realización de la práctica, para que de forma individual realice cada uno de los

http://www.microchip.com/



http://www.ieeproteus.com/descarga.html


ejercicios con el acompañamiento y guía del tutor de práctica de laboratorio en cada centro. El tutor 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 programar el microcontrolador e implementarlo en un circuito electrónico. Procedimiento:

Para la realización de los ejercicios propuestos se recomienda seguir las

siguientes indicaciones:

EJERCICIO N° 1: Secuencias y control de LEDs

Diseñar e implementar mínimo ocho (8) secuencias distintas para el conjunto de 8

LEDs conectado a uno de los puertos del microcontrolador, las secuencias

distintas se deben mostrar una tras otra. Para desarrollar esta Ejercicio es

conveniente seguir los siguientes pasos:

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

2. Establecer los elementos componentes que estarán conectados al

microcontrolador y los registros que servirán de interfaz entre el programa

de control y los puertos.

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

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

5. Guardar el código fuente en .ASM.

6. Compilar, depurar y ejecutar el programa generado.

7. Guardar los cambios realizados.

8. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador.

9. Realizar la implementación del montaje electrónico.

10. Incorporar el microcontrolador en el montaje.

11. 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.



microcontrolador PIC16F84


microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3

EJERCICIO N° 2: Secuencia de LEDs controlada por un pulsador.

Diseñar e implementar el circuito planteado, de ocho (8) LEDs y un (1) botón,

desplegar mínimo ocho (8) secuencias controladas en su visualización por el

BOTON conectado a otro puerto. Para desarrollar esta práctica es conveniente

seguir los siguientes pasos:


















microcontrolador PIC16F84



microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3

EJERCICIO N° 3: Secuencia de LEDs con control de velocidad y tipo de

secuencia.

Diseñar e implementar el circuito planteado, de ocho (8) LEDs y dos (2) botones,

desplegar mínimo ocho (8) secuencias controladas en su visualización por el

BOTON 1 y controladas en su velocidad por el BOTON 2 estos botones se ubican

en un puerto diferente. Para desarrollar esta Ejercicio es conveniente seguir los

siguientes pasos:

















Figura 5. Esquema de conexiones y componentes, propuesta con el Microcontrolador

PIC16F84A

Figura 6. Esquema de conexiones y componentes, propuesta con el Microcontrolador

Motorola Freescale JK1 o JK3














Código fuente documentado (comentarios del programador), programa

ejecutable





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

Ítem Evaluado






8





15





7

TOTAL 30

Retroalimentación



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.


PRACTICA No. 03 – Programación avanzada de Microcontroladores

Microchip PIC y/o Motorola Freescale

Tipo de practica


Porcentaje de evaluación 13,3%


Temáticas de la práctica Unidad 3: Programación y desarrollo de proyectos con Microprocesadores y Microcontroladores

Diseño y desarrollo de proyectos con Microcontroladores y Microprocesadores

Programación básica

Programación avanzada


Propósito(s):



conceptuales.





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.


Objetivo(s):

Diseñar el algoritmo, generar el código fuente

en lenguaje ensamblador, compilarlo,

depurarlo, guardarlo, cargarlo y ejecutarlo

utilizando para ello el Entorno de Desarrollo

Integrado MPLAB o WINIDE.

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.




Meta(s)





microprocesador, compilarlos, depurarlos y


software sugeridos.

Implementar el circuito electrónico funional,

sustentar y entregar el informe de práctica de


Competencia(s)








microcontrolador y sus periféricos externos.







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.


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

debe comenzar con ayuda de un simulador como MULTISIM o PROTEUS. La

implementación del circuito electrónico requiere especial atención en la

disposición de los componentes siguiendo los diagramas de circuito, 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.



Con las practicas realizadas en el anterior laboratorio el alumno está en

capacidad de estudiar como interactúa el Microcontrolador con otros dispositivos

para ello se debe realizar los siguientes ejercicios prácticos para este laboratorio:

Comenzar con la implementación de los ejemplos de la Unidad 3.

Diseñar e implementar una solución o aplicación basada en

microcontroladores o microprocesadores que el estudiante debe plantear

como un proyecto de desarrollo que busque la solución a un problema o

implemente una aplicación.

La solución o aplicación debe evidenciar el manejo de varios 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, calculadora básica,

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 e implementación sean de autoría propia. 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, memorias, ADC,

transistores, relevos o indicadores.

Manejo de interrupciones y timers.


Los materiales y equipos indispensables para este laboratorio son:

Microcontroladores PIC16F84A y/o Motorola Freescale 68HC908JK3.

Resistencias según el diseño del estudiante.

Pulsadores, condensadores, cristal de 4MHz.

Display digital, Modulo LCD 2x16, Teclado matricial o los dispositivos

periféricos necesarios para la implementación según diseño.

Cables AWG 12 (similar al de UTP).

Programador Universal o el programador para PICs gama media y/o

Programador para Motorola Freescale HC08.


Fuente de poder regulada a 5 voltios

Protoboard

Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador.

Software a utilizar en la practica


Software de simulación (PROTEUS o MULTISIM)

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE para Motorola Freescale)

Software de programación.

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, programas en lenguaje ensamblador, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico. Se recomienda hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar la documentación y los ejemplos suministrados en el módulo y aula de curso en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” para realizar los ejercicios de programación avanzada de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento de las instrucciones del microcontrolador seleccionado y el funcionamiento del microcontrolador o microprocesador en interacción con periféricos externos. Forma de trabajo: El estudiante debe tener las herramientas y documentación necesaria para la realización de la práctica, para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios con el acompañamiento y guía del tutor de práctica de laboratorio en cada centro. El tutor 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 programar el microcontrolador e implementarlo en un circuito electrónico. Procedimiento:

Tomando como referencia los ejemplos y programas propuestos en la Unidad 3 el

estudiante o grupo colaborativo debe diseñar e implementar un circuito para


realizar una solución o proyecto basado en microcontroladores o

microprocesadores. Para desarrollar esta Ejercicio es conveniente seguir los

siguientes pasos:





3. Diseñar el esquema y circuito electrónico a implementar en protoboard.

























Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa

ejecutable.




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

Ítem Evaluado






10





20





10

TOTAL 40

Retroalimentación



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.


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.

guia practica laboratorio 2011 microprocesadores y microcontroladores 309696

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