Microprocesador

MÓDULO DE MICROPROCESADORES, MICROCONTROLADORES

UNIDADES DIDÁCTICAS DEL CURSO

UNIDAD CAPÍTULO TEMAS

1. FUNDAMENTOS DE MICROPROCESADORES

1.1 INTRODUCCIÓN AL MICROPROCESADOR

1.2 MICROPROCESADORES DE 8 BITS

1.3 MICROPROCESADORES DE 16 y 32 BITS

1.1.1 Origen y evolución

1.1.2 Generalidades del microprocesador

1.1.3 Estructura interna

1.1.4 Familias de microprocesadores

1.2.1 Características Generales

1.2.2 Funciones y diagrama de pines

1.2.3 Arquitectura interna

1.2.4 Modos de direccionamiento

1.2.5 Repertorio de instrucciones

1.3.1 Características Generales

1.3.2 Funciones y diagrama de pines

1.3.3 Arquitectura interna

1.3.4 Modos de direccionamiento

1.3.5 Repertorio de instrucciones

2. FUNDAMENTOS DE MICROCONTROLADORES

2.1 INTRODUCCIÓN AL MICROCONTROLADOR

2.2 MICROCONTROLADORES DE 8 BITS

2.1.1 Generalidades del microcontrolador

2.1.2 Estructura interna

2.1.3 Familias de microcontroladores

2.2.1 Características Generales

2.2.2 Funciones y diagrama de pines

2.2.3 Arquitectura interna

2.2.4 Modos de direccionamiento

2.2.5 Repertorio de instrucciones

3. PROGRAMACIÓN DE MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

3.1 INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN

3.2 DESARROLLO DE APLICACIONES

3.1.1 Lenguajes máquina y ensamblador

3.1.2 Repertorio de instrucciones

3.1.2.1 Aritméticas y lógicas

3.1.2.2 Transferencia de datos

3.1.2.3 Bifurcación

3.1.2.4 Atención a subrutinas

3.1.2.5 Misceláneas

3.2.1 Generalidades de programación

3.2.2 Dispositivos de entrada

3.2.3 Dispositivos de salida

3.2.4 Aplicaciones

4. PLC

4.1 INTRODUCCIÓN AL PLC

4.2 DESARROLLO DE APLICACIONES

4.1.1. Estructura básica

4.1.2. Diferentes tipos de PLC

4.2.1 El PLC micro-1 de IDEC

4.2.1.1 Programación del micro-1

4.2.1.2 El temporizador

4.2.1.3 El contador

4.2.1.4 Las funciones especiales

4.2.2 El PLC FX-16MR

INTRODUCCIÓN

La llegada de nuevas tecnologías, trae como consecuencia la modernización de las empresas, el aumento en la productividad y la realización de tareas de forma más precisa, práctica y segura. Los microprocesadores y los microcontroladores son un claro ejemplo de ello.

Estos elementos constituyen un gran avance en el mundo de la electrónica, dejando a su paso un gran número de componentes y haciendo peligrar la existencia de otros elementos empleados en el control de procesos.

En la actualidad los microprocesadores y los microcontroladores se encuentran presentes en muchas aplicaciones de la vida cotidiana, realizando las más diversas funciones. Entre sus efectos se destacan la reducción del tamaño de los elementos que los emplean, un sobresaliente desempeño de los mismos y la obtención de mejores resultados en los diferentes procesos en que participan.

El uso de microprocesadores y microcontroladores de propósito general en aplicaciones más especializadas, como el procesamiento de señales digitales, ha empezado a ser más frecuente debido a las altas velocidades de procesamiento que pueden alcanzar y a las características especiales que ofrecen.

El mundo actual exige entonces al futuro profesional, familiarizarse con estos dispositivos electrónicos, como componentes imprescindibles de la tecnología y el desarrollo de nuevos campos productivos.

Los conceptos a tratar en este curso están íntimamente ligados a su profesión y son de gran importancia dentro del proceso de formación integral de todo ingeniero.

Se espera que el manejo de los diferentes temas y la comprensión de los principales conceptos del curso, le den una visión más amplia de su carrera y potencien sus posibilidades de desempeño profesional.

UNIDAD 1

FUNDAMENTOS DE MICROPROCESADORES

CONTENIDOS

Capítulo 1. Introducción al Microprocesador

1. Origen y evolución

2. Generalidades del microprocesador

3. Estructura interna

4. Familias de microprocesadores

Capítulo 2. Microprocesadores de 8 bits

1. Características Generales

2. Funciones y diagrama de pines

3. Arquitectura interna

4. Modos de direccionamiento

5. Repertorio de instrucciones

Capítulo 3. Microprocesadores de 16 y 32 bits

1. Características Generales

2. Funciones y diagrama de pines

3. Arquitectura interna

4. Modos de direccionamiento

5. Repertorio de instrucciones

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN AL MICROPROCESADOR

1. ORIGEN Y EVOLUCIÓN

Los principales hechos históricos que condujeron al desarrollo del microprocesador, y que permitieron tan sorprendente evolución tecnológica, se describen brevemente a continuación.

Era Mecánica.

La idea de implementar un sistema de cómputo ha existido desde antes que apareciera la electricidad y la electrónica. Esta idea comenzó cerca del año 500 A.C. cuando los antiguos babilonios inventaron el ábaco, la primera calculadora mecánica, la cual fue usada ampliamente y aún en la actualidad se sigue usando.

El ábaco fue desplazado en 1642 cuando el matemático Blaise Pascal inventó una calculadora construida con engranajes y ruedas.

Era Eléctrica.

En el siglo XIX, con el surgimiento de la electricidad y el motor eléctrico, aparecieron las máquinas sumadoras movidas por motor, las cuales se basaban en el modelo de calculadora de Blaise Pascal. Estas sumadoras fueron los equipos de oficina hasta inicio de los años sesenta del siglo XX.

Las máquinas mecánicas, movidas por motores eléctricos, dominaron el mundo del procesamiento de información hasta la construcción de la primera calculadora electrónica, desarrollada en 1941 por el inventor alemán Honrad Zuse. Esta computadora de cálculo, la Z3, se utilizó en el diseño de aeronaves y misiles para el ejército alemán durante la Segunda Guerra Mundial.

Se tiene conocimiento, por documentos militares británicos de la época, que la primera computadora electrónica fue puesta en funcionamiento en 1943 para descifrar códigos militares alemanes. Por otra parte, el primer sistema de cómputo electrónico, el cual usaba tubos al vacío, fue inventado por Alan Turing, quien lo llamó Colossus, probablemente a causa de su tamaño.

La primera computadora electrónica programable de propósito general fue desarrollada en 1946 en la Universidad de Pennsylvania. Esta primera computadora moderna se llamaba ENIAC, y era tan enorme que contenía más de

17,000 tubos de vacío y más de 800 kilómetros de cable; pesaba más de 30 toneladas y aún así sólo realizaba 100,000 operaciones por segundo. La ENIAC se programaba recableando sus circuitos; un proceso que tomaba varios días y muchos trabajadores. Un problema que tenía esta máquina era la vida útil de los bulbos, los cuales requerían mantenimiento constante.

En 1948 Laboratorios Bell desarrolló el transistor, seguido por la invención del circuito integrado en 1958 por Jack Kilby de Texas Instruments. Estos elementos condujeron al desarrollo de los circuitos digitales integrados RTL ( Lógica Resistencia Transistor ) en los años sesenta y a la creación del primer microprocesador: el 4004 de Intel Corporation en 1971, el cual inició la revolución del microprocesador, la cual continúa hasta hoy a un ritmo cada vez más acelerado.

El primer "PC" o Computador Personal fue construido por IBM en 1981 y aunque ya existían otros computadores, el modelo de IBM tuvo gran éxito, entre otras cosas porque era fácil de producir en serie. En su interior tenía un microprocesador 8088, de la empresa Intel, que mejoraba las prestaciones de un modelo anterior, el microprocesador 4004.

Computador IBM de Primera Generación

Fuente: Internet (conozcasuhardware.com)

Con el paso de los años surgieron nuevos y cada vez más poderosos microprocesadores. En las siguientes tablas se resumen las características de algunos de ellos.

Procesadores de la década de los 70

4004 8008 8080 8086 8088

Fecha de introducción 15/11/71 1/4/72 1/4/74 8/6/78 1/6/79

Velocidad de reloj 108KHz 108KHz 2MHz 5MHz,8MHz,10MHz 5MHz, 8MHz

Ancho de bus 4 bits 8 bits 8 bits 16 bits 8 bits

Número de transistores 2.300 3.500 6.000 29.000 29.000

Memoria direccionable 640 byte 16 kbyte 64 kbyte 1 Mbyte 1 Mbyte

Procesadores de la década de los 80

80286 Intel386TM DX Intel386TM SX Intel486TM DX

Fecha de introducción 1/2/82 17/10/85 16/6/88 10/4/89

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