Módulo Formativo en Sistemas Microcontrolados

1. SISTEMAS MICROCONTROLADOS 1
PROGRAMACIÓN Y EJERCICIOS
PRÁCTICOS EN ARDUINO
SISTEMAS
MICROCONTROLADOS

2. SISTEMAS MICROCONTROLADOS 2
UNIDAD
ESTRUCTURA GENERAL Y
ORGANIZACIÓN DE UN MICROCONTROLADOR
TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE MICROCONTROLADORES
Generalmente se suele tener una idea errónea en electrónica, pues se cree que un microcontrolador es
igual a un microprocesador. Esto no es cierto, difieren uno del otro en muchos sentidos, para entender
mejor estas diferencias en esta sección estudiaremos las principales características, diferencias y
ejemplos tanto de los microprocesadores y microcontroladores
Características de un Microprocesador
Un microprocesador es un elemento que realiza operaciones lógico aritméticas. No dispone de
entradas y salidas como un microcontrolador. Requiere de más periféricos adicionales para funcionar,
como memorias o controladores de bus. Sin embargo, son más veloces al realizar estas operaciones
que un microcontrolador.
Microprocesador Intel i7. Elementos básicos de un microprocesador.
1

3. SISTEMAS MICROCONTROLADOS 3
Características de un Microcontrolador
Los microcontroladores son circuitos integrados compuestos de entradas salidas, memoria y unidades
lógico aritméticas. Son en sí, un elemento completo y funcional para realizar operaciones digitales.
En contraste, comparados con un microprocesador, son más “lentos” dado que realizan menos
instrucciones por segundo.
Microcontrolador de Microchip, el PIC18F452. Arquitectura básica de un microcontrolador
Diferencias
La gran diferencia radica en la aplicación que se le da a cada uno. Por un lado,
los microprocesadores se encargan de tareas que requieran una gran capacidad de cómputo, como
parte de un sistema que controla otros periféricos. Por ejemplo, para un sistema operativo
computacional, gestionando todos los dispositivos externos, creando una interfaz gráfica y demás
tareas.
En comparación, un microcontrolador busca cumplir tareas puntuales, como manejar entradas y
salidas, sensar cambios de estado en el entorno y gestionar interrupciones. Se puede encontrar en las
interfaces que van conectadas a la computadora, como en controles remotos, cámaras, equipos de
audio, etc.
Tabla Comparativa
Para sintetizar la comparación, aquí hay una tabla comparativa con distintos aspectos de los
“micros”.
CARACTERÍSTIC
AS
MICROCONTROLADORES MICROPROCESADORES
CPU Es una las partes principales, se
encarga de direccionar las
instrucciones del programa
El microprocesador tiene mucha
más potencia de cálculo, por lo cual
solamente realiza sus funciones con
lo que tiene (datos) y su algoritmo o
programa establecido.
Velocidad de
operación
Lenta, comparada con el
microprocesador. (Velocidad de
operación en el orden de kHz a Mhz)
Rápida (En el orden de los GHz)

4. SISTEMAS MICROCONTROLADOS 4
Memoria RAM y
ROM
Las incluye en un mismo circuito
integrado (de capacidades menores
que en el microprocesador)
Son dispositivos externos que
complementan el funcionamiento
del microprocesador (de mayor
capacidad)
Costos El costo para un sistema basado en
microcontrolador es mucho menor.
Para el microprocesador, el costo es
muy alto en la actualidad.
Tamaño El Microcontrolador incluye todos
estos elementos en un solo circuito
integrado por lo que implica una
gran ventaja en varios factores,
como, por ejemplo, la disminución
en el tamaño del circuito impreso por
la reducción de los circuitos
externos.
El microprocesador es pequeño en
sí, pero añadiendo los demás
periféricos el tamaño aumenta.
Tiempo de
desarrollo
Crear un código para
microcontrolador es más rápido con
el tiempo, con la aparición de más
librerías y lenguaje de alto nivel. Sin
embargo, sigue siendo un proceso
más complejo de desarrollar.
El desarrollo de aplicaciones para
un microprocesador es más “rápido”
debido que a las múltiples
plataformas de desarrollo que
existen y a las restricciones de
hardware (32 bits o 64 bits)
Interferencias El alto nivel de integración reduce
los niveles de interferencia
electromagnética
Son más susceptibles a la
interferencia electromagnética
debido a su tamaño y a su cableado
externo que lo hace más propenso al
ruido.
Un sistema completo integra adecuadamente los microprocesadores y microcontroladores.
Algunos Ejemplos
Microcontroladores: Algunos ejemplos claros de microcontroladores son los ATMEGA de Atmel,
en los sistemas Arduino. Los sistemas basados en PIC de microchip. La familia ESP de Espressif
como el ESP32 y el ESP8266 también son sistemas basados microcontroladores, como la
NodeMCU.
Microprocesadores: Todas las computadoras basadas en microprocesadores Intel o AMD son un
buen ejemplo de sistemas basados en microprocesadores. Pueden tener muchas variantes en
memoria y periféricos, pero el núcleo del sistema es el mismo.
Sobre ARM…
ARM es una arquitectura de procesadores, más que un microprocesador o un microcontrolador en
sí. Un fabricante puede decidir incluir una versión de ARM en un chip y poner la memoria RAM y
ROM externas, como en una Raspberry Pi, y considerarlo un microprocesador. Por otro lado, si se
fabrica un chip con RAM y ROM internas con el microprocesador, como en un micro:bit, podemos
llamarlo microcontrolador, y las capacidades de memoria serán reducidas.
Una vez aclarado las principales diferencias entre estos dos circuitos, es este módulo estudiaremos a
uno de los principales Microcontroladores utilizados para la enseñanza en Educación Técnica, como
lo es la Placa Arduino.

5. SISTEMAS MICROCONTROLADOS 5
PLACA ARDUINO
Arduino básicamente es una placa con un microcontrolador programable, barata y de fácil uso. Hace
alrededor de unos 15 años atrás apareció un proyecto libre, llamado Arduino, el cual facilitaba el
acceso a esta clase de dispositivos a los estudiantes, dado que es una placa basada en openhardware
(su diseño es libre y es posible reproducirlo por cualquier persona). Inicialmente, la placa se conectaba
a través de un puerto USB para programarlo (normalmente se hace en base a su IDE que lo podemos
encontrar aquí). La programación de Arduino no se realizaba a bajo nivel con ensamblador como
muchos microcontroladores (a partir de ahora los llamaremos PICs), sino que se realiza con un
lenguaje más comprensible por la mayoría de nosotros, C/C++ (la referencia básica al lenguaje la
encontramos aquí y ejemplos en esta ruta).
Con estos elementos, un programador que no sabe de PICs, sería capaz de programar el Arduino en
poco tiempo.
¿Qué es Arduino?
Arduino es una plataforma de desarrollo basada en una placa electrónica de hardware y software libre (open-
source) y fácil de utilizar, Podemos construir circuitos electrónicos y programarlos para iniciarnos en el mundo
de la electrónica y robótica.
Arduino se apoya en 2 pilares fundamentales; Hardware (placa de Arduino) y Software (entorno de
programación).
Arduino Uno. Arduino Nano
Características de la Placa Arduino Uno
Es una board basada en un microcontrolador Atmega328. Tiene 14 pines de entrada/salida digital, 6 entradas
análogas, posee las siguientes características principales:
• Microcontrolador: ATmega328

6. SISTEMAS MICROCONTROLADOS 6
• Voltaje Operativo: 5v
• Voltaje de Entrada (Recomendado): 7 – 12 v
• Pines de Entradas/Salidas Digital: 14 (De las cuales 6 son salidas PWM)
• Pines de Entradas Análogas: 6
• Corriente DC por pin de E/S: 40 mA
• Corriente DC para 3.3V Pin: 50 mA
• Memoria Flash: 32 KB (ATmega328) de los cuales 0,5 KB es usado por Bootloader.
• SRAM: 2 KB (ATmega328)
• EEPROM: 1 KB (ATmega328)
• Velocidad del Reloj: 16 MHZ.