PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: MICROCONTROLADORES Y SIMULACIÓN ELECTRÓNICA

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1 HOJA 1 DE 5 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: MICROCONTROLADORES Y SIMULACIÓN ELECTRÓNICA CENTRO: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULACIÓN: INGENIERO INDUSTRIAL CURSO: 3º, 2º cuatrimestre TIPO DE ASIGNATURA: Optativa general de primer ciclo - Bloque A CRÉDITOS: 6 (4.5 TEORÍA (A) PRÁCTICAS (P)) PROFESORADO: TEORÍA D. Camilo Quintáns Graña (1766) Créditos: 2.25 (A) Tutorías: Despacho 222 ETSII, Martes 9:00 a 11:00 h. y 13:00 a 14:00 h., Miércoles 13:00 a 14:00 h D. José Fariña Rodríguez (175) Créditos: 2.25 (A) Tutorías: Despacho 128 ETSII, Lunes 9:00 a 11:00 h. y 12:00 a 14:00 h., Martes 9:00-11:00 h. LABORATORIO Dña. María del Carmen Curras Francos (1532) Créditos: 1.5 (P) Tutorías: Miércoles de 18:00 a 21:00 h, despacho 14 de la E.T.S.E. de Minas COORDINADOR DE LA ASIGNATURA D. José Fariña Rodríguez

2 HOJA 2 DE 5 CONOCIMIENTOS PREVIOS Para cursar esta asignatura el alumno debe dominar los conceptos básicos relacionados con el diseño de circuitos electrónicos digitales y analógicos ( Fundamentos de Electrónica ). Además, es conveniente que el alumno tenga conocimientos sobre programación ( Fundamentos de Informática 1º ), teoría de circuitos ( Teoría de Circuitos 2º ) y teoría de control ( Teoría de Sistemas ). OBJETIVOS La asignatura tiene dos objetivos: - El primero es transmitir al alumno los conceptos y métodos de diseño de equipos electrónicos de control basados en Microprocesadores. Se analiza la estructura general de este tipo de equipos y se profundiza en estudio de los siguientes aspectos relacionados con un microprocesador: Estructura interna, Programación y Juego de Instrucciones, Estructura externa, Periféricos y Herramientas de desarrollo. En la asignatura se toma el de Siemens como ejemplo de microcontrolador y se estudian sus características. Las clases teóricas se complementan con un conjunto de prácticas basadas en dicho microcontrolador. - El segundo objetivo es introducir al alumno en el uso de herramientas CAD-CAE para el diseño, mediante esquemas, y simulación de circuitos electrónicos. Para ello se introduce el software OrCAD PSpice y se estudian los distintos tipos de análisis para la simulación de circuitos electrónicos tanto digitales como analógicos. Este estudio se lleva a cabo a través de ejemplos sencillos que incluyen lo dispositivos y circuitos integrados básicos. Finalmente, se realiza una introducción al diseño y simulación mediante comandos de Pspice. MÉTODO DOCENTE La parte teórica del programa se impartirá como lección magistral. Para su desarrollo se utilizarán transparencias y herramientas informáticas de simulación y prueba de circuitos electrónicos. EVALUACIÓN La evaluación de los conocimientos adquiridos se realizará por medio de dos procedimientos: - Examen escrito: Estará formado por dos parte. La primera consistirá en la respuesta a un conjunto de cuestiones teóricas. La segunda en la resolución de un supuesto práctico. Para aprobar el examen es necesario obtener en cada parte más de un 40% de la nota asignada a las mismas. - Nota de prácticas: Las prácticas realizadas se evaluarán en función del aprovechamiento de las mismas y de la memoria presentada. La nota del las prácticas se corresponde con el 30% de la nota total de la asignatura.

3 HOJA 3 DE 5 PROGRAMA DE TEORÍA I. MICROCONTROLADORES (23 horas) TEORÍA (HT): 16 horas PROBLEMAS (HP): 7 horas TOTAL: 23 horas Tema I.1 Unidades de Memoria Introducción. Parámetros de selección de una memoria. Clasificación de las memorias digitales. Memorias de acceso aleatorio activas Memorias de acceso aleatorio pasivas. Tema I.2 Equipos electrónicos basados en un microprocesador 1T+ 0P Bloques funcionales. Parámetros Eléctricos y Funcionales. Procesador Digital. Microcomputador. Tema I.3 Estructura básica de un microcomputador 2T+ 0P Concepto de programa, Niveles de abstracción, instrucciones. Elementos para ejecutar un programa. Topologías: Harvard - Von Newman. Memoria. Periféricos. Buses, Mapa de direcciones y Circuito de selección Tema I.4 Estructura interna de un microprocesador. 1T+ 0P Elementos internos. Topologías (CISC,RISC). Unidad de control. Tema I.5 Juego de instrucciones. Clasificación por código. Clasificación por modos de direccionamiento. Niveles de abstracción - metodología de programación. Tema I.6 Estructura externa de un microprocesador. 2T+ 1P Bus: Tipos, Señales, Sincronización. Métodos de sincronización ( paro, consulta, excepciones y DMA). Acoplamiento de perifericos. Tema I.7 Microcontrolador T+ 2P Estructura interna. Juego de instrucciones. Estructura externa. Tema I.8 Microcontrolador Periféricos 4T+ 2P E/S paralelo. E/S serie. Temporizadores y contadores. Controlador de interrupciones. Tema I.9 Herramientas de ayuda al diseño de microcomputadores. 1T+ 0P Etapas del diseño. Diseño y puesta a punto del programa. Lenguajes de programación y herramientas de depuración.

4 HOJA 4 DE 5 II. (22 horas) TEORÍA (HT): 11 horas PROBLEMAS (HP): 11 horas TOTAL: 22 horas Tema II.1 Introducción a la simulación de circuitos electrónicos. 1T+ 0P La simulación dentro del diseño en el proceso de la ingeniería. Diseño y desarrollo de un producto electrónico. Ingeniería de producto asistida por computador. Niveles de abstracción en la especificación y descripción del diseño. Diseño electrónico asistido por computador. Entorno EDA. Bibliotecas de componentes. Captura de esquemáticos. Tipos de jerarquía. Procesado del diseño. Tema II.2 Introducción a la herramienta ORCAD CAPTURE 9.2 de diseño de circuitos electrónicos. Software de descripción del diseño (Capture). Simulación de circuitos analógicos, digitales y mixtos (Pspice). Tema II.3 Simulación de circuitos electrónicos digitales I. Introducción a la simulación de circuitos digitales. Descripción de los Componentes específicos digitales. Generadores de estímulos. Niveles '1' y '0' lógicos. Estímulos de reloj. Estímulos de ficheros. Buses. Puertas lógicas y bloques funcionales. Perfiles de simulación y opciones. Ejemplos. Tema II.4 Diseño jerárquico. 0T+ 1P Introducción al diseño jerárquico mediante ORCAD CAPTURE. Ejemplo de diseño. Tema II.5 Simulación de circuitos electrónicos digitales II. Introducción a los circuitos secuenciales síncronos. Máquinas de estados. Diseño de un controlador secuencial por medio de biestables. Tema II.6 Simulación de circuitos electrónicos digitales III. Diseño de un controlador secuencial síncrono mediante una máquina de estados con un contador. Tema II.7 Introducción a la simulación de circuitos electrónicos analógicos Componentes electrónicos generadores. Descripción de los parámetros. VPULSE. VSIN. VAC. VDC. Perfiles de simulación. Descripción de las opciones. Análisis transitorio. Componentes especiales. Variables globales (Parámetros). Modelo de un interruptor (Sbreak). Función de transferencia en el plano S. Bobinas acopladas magnéticamente. Transformador de tensión. Ejemplos. Tema II.8 Análisis de circuitos. Circuitos de corriente continua. Barrido en continua (DC Sweep). Fuente de voltaje como parámetro. Parámetros globales. Circuitos de corriente alterna. Análisis transitorio. Barrido en alterna (AC Sweep). Análisis de Fourier. Circuitos de conmutación. Ejemplos. Tema II.9 Simulación de circuitos electrónicos con componentes discretos. Filtros pasivos. Circuitos con diodos. Curvas características. Circuitos rectificadores. Circuitos recortadores y fijadores. Circuito regulador zener. Amplificación. Circuito equivalente. Características de entrada y salida. El transistor bipolar. Polarización. Ejemplos. Tema II.10 Simulación y diseño de circuitos con componentes integrados. Simulación de circuitos con Amplificadores Operacionales. Seguidor de tensión. Topologías Amplificadoras.

5 HOJA 5 DE 5 Tema II.11 Simulación y diseño de circuitos con componentes integrados II. Amplificador diferencial. Sumador. Red R/2R. Filtro activo. Tema II.12 Diseño y simulación de circuitos electrónicos mediante comandos de PSpice. Diseño y simulación de un circuito oscilador. Preparación del esquemático y realización de la lista de conexiones para Layout. Introducción a la herramienta Orcad Layout. Diseño de la placa de circuito impreso del oscilador diseñado. PROGRAMA DE PRACTICAS DE LABORATORIO PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE MICROCONTROLADORES (15 horas) Se han programado 5 prácticas de laboratorio, con una duración de 3 horas, para reforzar el aprendizaje de los conceptos desarrollados en las clases teóricas. Todas las prácticas se realizan con el entorno de desarrollo y programación disponible para el de Siemens. 1) Entorno de programación y desarrollo de prototipos basado en el (3h). 2) E/S paralelo (3h). 3) Temporizadores (3 h). 4) Interrupciones (3h) 5) E/S serie (3h). BIBLIOGRAFÍA Microcontroladores Básica: Manual del 8051 de Intel. Manual del de Siemens. Enrique Mandado, "Procesadores Programables. El Microprocesador", Editorial Marcombo. J.A. González, Introducción a los microcontroladores industriales. Ed. Mc Graw Hill Manual del entorno de programación. Manuales de Fabricantes de componentes electrónicos. Simulación Electrónica Básica: Quintáns, C., Simulación de Circuitos Electrónicos con OrCAD 16 Demo. Marcombo. Complementaria: Roy W. Goody, Orcad PSpice para Windows. Volumen I: Cicuitos DC y AC, Prentice Hall Roy W. Goody, Orcad PSpice para Windows. Volumen II: Dispositivos, Circuitos y Amplificadores Operacionales, Prentice Hall Roy W. Goody, Orcad PSpice para Windows. Volumen III: Datos y comunicaciones digitales, Prentice Hall Recanses M.A. y González J.,Orcad Capture y Layout V.9.2, Thomson.