¡Descarga Aplicaciones de los Microcontroladores en Sistemas de Control e Instrumentación y más Apuntes en PDF de Química Cuántica solo en Docsity!
TRABAJO DE CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS
APELLIDOS Y NOMBRES: MORALES ORTEGA RONALD
CICLO: IX
1. Definir la importancia de los microcontroladores, para la ingeniería Química en los distintos procesos. Los microcontroladores son circuitos integrados “programables”, que contienen todos los elementos de un computador. Este componente electrónico, ha revolucionado, en los últimos años, las técnicas de diseño, en lo referente a “sistemas de control industrial”. Está diseñado para controlar sistemas que realizan una tarea específica. Como está integrado en una sola pastilla (chips), de reducido tamaño, suele estar incorporado al propio dispositivo que gobierna. Podemos decir que es un “computador completo”, con limitaciones en sus prestaciones. Aplicaciones comunes: Hornos microondas, lavarropas, sistema de inyección de automóviles, teclados de PC, impresoras, videos, sistemas de comunicaciones, procesos industriales etc. 2. Explique y fundamente los siguientes campos de aplicación a) Periféricos y dispositivos auxiliares de las computadoras. La principal utilidad de las patitas que posee la cápsula que contiene un microcontrolador es soportar las líneas de E/S que comunican al computador interno con los periféricos exteriores. En el primer programa que desarrollamos, introducimos los datos directamente. En la práctica el microcontrolador se comunica con el mundo exterior, a través de señales externas digitales o analógicas. De igual forma, son las señales de salida, que gobiernan el proceso controlado. Solamente analizaremos las señales digitales para el PIC16X84. Desde el ordenador se actúa sobre los periféricos a iniciativa de las instrucciones de los programas. Para poder utilizar eficazmente un ordenador, su sistema operativo contiene rutinas específicas para la gestión de los periféricos. Sin estas rutinas sería extremadamente complejo utilizar un periférico desde un lenguaje de programación de alto nivel.
Algunos periféricos tienen la posibilidad de realizar autónomamente determinadas operaciones. Éstas pueden ser desde autocomprobar su funcionamiento físico, hasta funciones más complejas como rebobinar una cinta magnética, dibujar en un
registrador gráfico la información contenida en una cinta magnética o imprimir una imagen desde la tarjeta de la máquina de fotografía digital. Los periféricos más usados son: Teclado Ratón (mouse) Joystick o palanca manual de control Lápiz óptico Lector óptico Lector de caracteres imanables Lector de bandas magnéticas Lector de tarjetas chip o inteligentes (Smart Card) Lector de marcas Lector de caracteres manuscritos Lector de códigos de barras Reconocedores de voz Sistemas biométricos Digitalizador o tableta gráfica Pantalla sensible al tacto Scanner o rastreador Sistemas de radiofrecuencia (RFID)
b) Electrodomésticos. Los dispositivos utilizados en la cocina y alrededor de la casa, tales como refrigeradores, televisores, radios, lavadoras, lavavajillas y hasta los humidificadores suelen utilizar microcontroladores. Cualquier producto de consumo electrónico que tenga una entrada de clave para operar tiene en su interior un microcontrolador. Todos los relojes electrónicos tienen microcontroladores. Los microcontroladores tienen una enorme influencia mejorando la calidad de nuestro día a día.
c) Aparatos portátiles y de bolsillo. Aunque están siendo reemplazados por los móviles, las calculadoras de bolsillo y de bajo coste que se suelen utilizar en ámbitos de enseñanza, son lo suficientemente simples para hacer uso de un microcontrolador interno.
climatización, la seguridad y los frenos ABS.Las comunicaciones y los productos de consumo general absorben más de la mitad de la producción de microcontroladores. El resto se distribuye entre el sector de automoción, los computadores y la industria.
h) Domótica en general. Los microcontroladores han aumentado su importancia en la vida de todos a lo largo de la historia. Esto ha ocurrido principalmente en el campo de la Ingeniería Electrónica ysu implantación en casas para convertirlas en hogares inteligentes, aplicación que se conoce como domótica o diseño de casas inteligentes. Un microcontrolador podría servir como el cerebro de nuestro hogar, llevando a cabo instrucciones como, porejemplo: cambios de luz, aumento de la temperatura, cambios a través de sensores de movimiento o proximidad, etc. i) Vigilancia en viviendas. Son nodos dedicados a realizar la interface con el usuario. Cada función que el usuario necesita para supervisar y controlar el sistema está implementada en el correspondiente nodo. De esta manera, el usuario puede elegir para su vivienda las funciones que considere necesarias.
Nodo de alarmas técnicas. (Agua, Gas, Humo y Fuego)
Nodo de vigilancia de intrusión. (Simulación de presencia, vigilancia)
Nodo de sirena interior. (Prueba de avisador acústico externo y rearme de
alarmas)
Nodo de luces exteriores. (Activación manual y automática con el sensor de luz)
3. Detallar Diferencias entre microprocesador y microcontrolador. El microprocesador, es un circuito integrado que contiene a “la unidad central deproceso (UCP) de un computador. Decimos entonces que el microprocesador es un “sistema abierto”, con el que puede construirse, un computador, con las características que se desee, acoplando los módulos necesarios, para el sistema a controlar. El microprocesador puede sacar al exterior, las líneas de sus buses de direcciones, datos y control. El microcontrolador, es un “sistema cerrado”, dado que no son accesibles las líneas de los buses de direcciones, datos y control (salvo casos especiales de microcontroladores).
El microcontrolador, tiene todos los elementos de un computador, con prestaciones limitadas que no se pueden modificar. Las entradas y salidas de un microcontrolador, están adaptadas eléctricamente a los respectivos periféricos.
4. Detallar los tipos arquitectura de microcontroladores.
Ésta es la arquitectura de los grandes computadores y las PC. Tenemos un bus de control, un bus de “datos e instrucciones” que es compartido por los datos y las instrucciones del programa en ejecución. Además, tanto los datos como las instrucciones, comparten el uso de la memoria principal, lógicamente en distintas áreas. Esta arquitectura se utilizó en los primeros microcontroladores.
Esta arquitectura, es la utilizada por los modernos microcontroladores. En ella, son independientes la memoria de instrucciones y la memoria de datos. Cada una, dispone de su propio sistema de bus de direcciones. Otra característica, esta en la UCP. Ésta responde a la arquitectura RISC (computadoras con juego de instrucciones reducido), identificada por poseer un juego de instrucciones de máquina pequeña y simple, de tal forma que la mayor parte de las instrucciones, se ejecuta en un ciclo de instrucción. Otra característica es la segmentación del procesador (pipe line) que permite procesar en etapas, las instrucciones para trabajar con varias a la vez. El alto rendimiento y elevada velocidad de los modernos microcontroladores, se deben a la aplicación de las arquitecturas Harvard, Risc y a la segmentación (pipe line) de las instrucciones.
temporizador (TMR0), un repertorio de 33 instrucciones y un número de pines para soportar las E/S comprendido entre 12 y 20. El voltaje de alimentación admite un valor muy flexible comprendido entre 2 y 6,25 V, lo cual posibilita el funcionamiento mediante pilas corrientes teniendo en cuenta su bajo consumo (menos de 2 mA a 5 V y 4MHz). Y por otro lado, conviene nombrar dos restricciones importantes de la gama baja y es que la pila sólo dispone de dos niveles, lo que supone no poder encadenar más de dos subrutinas y además no admiten interrupciones.
- Gama Media En esta gama sus componentes añaden nuevas prestaciones a las que poseían los de la gama baja, haciéndoles más adecuados en las aplicaciones complejas. Admiten interrupciones, poseen comparadores de magnitudes analógicas, convertidores A/D, puertos serie y diversos temporizadores. Algunos modelos disponen de una memoria de instrucciones del tipo OTP que resulta mucho más económica en la implementación de prototipos y pequeñas series. Otros en cambio disponen de una memoria de instrucciones tipo EEPROM, que, al poder ser borradas eléctricamente, son mucho más fáciles de reprogramar que las EPROM. - Gama Alta y Gama Mejorada
En la actualidad, esta gama está formada por las series 17 y 18. Estos dispositivos responden a microcontroladores de arquitectura abierta pudiéndose expansionar en el exterior al poder sacar los buses de datos, direcciones y control. Así se pueden configurar sistemas similares a los que utilizan los microprocesadores convencionales, siendo capaces de ampliar la configuración interna del PIC añadiendo nuevos dispositivos de memoria y de E/S externas. Esta facultad obliga a estos componentes a tener un elevado número de patas comprendido entre 40 y 44. Admiten interrupciones, poseen puerto serie, varios temporizadores y mayores capacidades de memoria, que alcanza las 128 k palabras en la memoria de instrucciones y 1500 bytes en la memoriade datos.
**6. Diferencias entre memoria de programa y memoria de datos
- La memoria de programa** El microcontrolador, está diseñado para que, en su memoria de programa, se almacenen
todas las instrucciones del programa de control. En Gral., no se pueden utilizar memoria
