ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

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1 ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO VICERRECTORADO ACADÉMICO ASIGNATURA/MÓDULO: MICROCONTROLADORES NIVEL: SEXTO CRÉDITOS: 4 CÓDIGO: DEPARTAMENTO: ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA UNIDADES DE COMPETENCIAS GENÉRICAS: CARRERAS: INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Interpreta y resuelve problemas de la realidad aplicando métodos de investigación, métodos propios de las ciencias, herramientas tecnológicas y diversas fuentes de información en idioma nacional y extranjero, con honestidad, responsabilidad, trabajo en equipo y respeto a la propiedad intelectual; Analiza y desarrolla hardware electrónico utilizando circuitos digitales de baja, mediana y muy alta escala de integración. UNIDADES DE COMPETENCIA ESPECÍFICAS: Aprender los conceptos básicos y necesarios de programación utilizando Lenguaje C y un Entorno de Desarrollo (IDE), para desarrollar aplicaciones orientadas al quehacer tecnológico a partir de sistemas embebidos basados en microcontroladores. PRODUCTO INTEGRADOR DEL APRENDIZAJE: Proyecto Integrador ELECTRÓNICO ANALÓGICO - DIGITAL A. SISTEMA DE CONTENIDOS Y PRODUCTOS DEL APRENDIZAJE POR UNIDADES DE ESTUDIO No. 1 UNIDADES DE ESTUDIO Y SUS CONTENIDOS PRODUCTOS INTEGRADORES DEL APRENDIZAJE EN CADA UNIDAD Y TAREAS PRINCIPALES QUE LES DAN SOPORTE Unidad 1: INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES Producto integrador de la unidad 1: Contenidos de estudio: 1.1 INTRODUCCIÓN A LA ARQUITECTURA Microprocesadores y Microcontroladores Arquitectura de los Microcontroladores Sistemas embebidos Evolución de Microcontroladores y Futuro 1.2 MICROCONTROLADOR MICROCHIP PIC 16F877A Familias de Microcontroladores PIC Características sobresalientes RISC, Harvard, Pipeline Pines Mapa de memoria de datos - Bancos, Registros de Propósito General, y Específico Contador de programa, - Paginación Memoria de Pila Direccionamiento directo e indirecto Tipos de Reset Modos de oscilación Palabra de control MANEJO DE CONCEPTOS BÁSICOS DE MICROCONTROLADORES Tarea principal 1.1: Taller de semejanzas y diferencias entre Microcontroladores y Microprocesadores Tarea principal 1.2: Elaboración en clase de un cuadro comparativo de las características de las familias de los Microcontroladores PIC. Tarea principal 1.3: Elaboración de diccionarios de definiciones de los conceptos básicos del PIC16F877A Tarea principal 1.4: Resolución de cuestionario sobre las características del PIC16F877A y manejo de registros. 1

2 Unidad 2: PROGRAMACIÓN DE PUERTOS E INTERRUPCIONES Producto integrador de la unidad 2: Contenidos de estudios: 2.1 PROGRAMACIÓN BÁSICA EN MPASM Circuito Básico Instrucciones (Simbología, Formato, Listado) Ejercicios de programación en ensamblador (MPASM) Entorno de desarrollo MPLAB IDE - Programación Assembly, Debugger (Simulación) - Grabación del PIC, ICSP (ICPROG) Periféricos I/O, - Puertos A,B,C,D,E, Características LCD, conexión, programación PROGRAMACIÓN DE INTERRUPCIONES Operación básica de Interrupción - Estructura - Vector Tipos : Globales, Periféricas Interrupción externa por flanco Interrupción externa por cambio del Port B Barrido de Teclado hexadecimal SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITOS PARA EL MANEJO DE PUERTOS DE I/O E INTERRUPCIONES DEL PIC16F877A Tarea principal 2.1: Ejercicios de programación básica en lenguaje ensamblador, configuración y operación de puertos de entrada y salida. Tarea principal 2.2: Ejercicios de programación de manejo de subrutinas de retardo y tablas indexadas Tarea principal 2.3: Ejercicios de programación y configuración de interrupciones externas. Tarea principal 2.4: Programación y manejo de LCD y teclado 3 Unidad 3: PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS AVANZADOS Producto integrador de la unidad 3: Contenidos de estudios: 3.1 PROGRAMACIÓN EN C HT-PIC, PICC LITE, otros Consideraciones, Integración en MPLAB IDE Timer 0, 1 y 2 - Modos de configuración - Estructura, Registros, Pre-escaladores y Post-escalador - Interrupciones USART - Modos Asincrónico RX/TX, Estructura, - Interrupciones, Módulo Conversor A/D - Estructura, Registros, Interrupción, Módulos CCPX - Modos de configuración - Estructura, Registros, Interrupción Módulo MSSP: SPI, I2C - Estructura, Registros, Interrupción RTOS - Real Time Operating System, Conceptos - RTOS disponibles gratuitamente 3.2 OTROS MICROCONTROLADORES Otros Microcontroladores Atmel AVR Motorola SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE APLICACIONES QUE UTILICEN LOS MÓDULOS AVANZADOS DEL PIC16F877A Tarea principal 3.1: Ejercicios de programación de los Timer 0, 1, y 2 en sus diferentes modos de configuración y manejo de interrupciones correspondientes. Tarea principal 3.2: Desarrollo de programas que utilicen el conversor A/D y la transmisión serial asíncrona para realizar operaciones de RX y Tx con el PC Tarea principal 3.3 Desarrollo de programas que configuren los CCPX, en sus modos Captura, Comparación y PWM. Tarea principal 3.4 Desarrollo de proyecto que integre el manejo de transmisión I2C, ADC, CCP, LCD y Teclado Tarea principal 3.4 Elaboración en clase de un cuadro comparativo de las características de los Microcontroladores entre diferentes fabricantes 2

3 B. PROYECCIÓN METODOLÓGICA Y ORGANIZATIVA PARA EL DESARROLLO DEL PROGRAMA Se emplearan variados métodos de enseñanza para generar un aprendizaje de constante actividad, para lo que se propone la estructura siguiente: Se diagnosticará conocimientos y habilidades adquiridas, el nivel de desarrollo de las operaciones del pensamiento, el cumplimiento de normas de comportamiento, cualidades y valores que se poseen. Con la ayuda del diagnostico se indagará lo que conoce el estudiante, como lo relaciona, que puede hacer con la ayuda de otros, qué puede hacer solo, qué ha logrado y qué le falta alcanzar según el objetivo a lograr. A través de preguntas y participación de los estudiantes el docente recuerda los requisitos previos de aprendizaje (RAP) que permite al docente conocer cuál es la línea de base a partir del cual incorporará nuevos elementos de competencia, en caso de encontrar deficiencias enviará tareas para atender los problemas individuales. Plantear interrogantes a los estudiantes para que den sus criterios y puedan asimilar una situación problémica. Se iniciará con explicaciones orientadoras del contenido de estudio, donde el docente plantea los aspectos más significativos, los conceptos, principios y métodos esenciales; y propone la secuencia de trabajo en cada unidad de estudio como: lecturas a realizar, análisis y resolución de ejercicios básicos y profundización, planteamiento de hipótesis y regularidades, verificación de conceptos, aplicaciones a la carrera, investigaciones bibliográficas, entre otros. Se realizará exposiciones para explicar contenidos difíciles, realizar demostraciones y aportar con la experiencia del maestro en la resolución de problemas, y para aclarar lo que el estudiante no entiende en las lecturas. Se buscará que el aprendizaje se base en el análisis y solución de problemas; usando información en forma significativa; favoreciendo la retención; la comprensión; el uso o aplicación de la información, los conceptos, las ideas, los principios y las habilidades en la resolución de problemas de la vida real. Se realizarán proyectos, para comprender el funcionamiento de los microcontroladores; desarrollar la capacidad de cooperación, trabajo en equipo y sentido de responsabilidad. Se buscará la resolución de casos para favorecer la realización de procesos de pensamiento complejo, tales como: análisis, razonamientos, argumentaciones, revisiones y profundización de diversos temas. Se realizan ejercicios orientados a la carrera y otros propios del campo de estudio. La evaluación cumplirá con las tres fases: diagnóstica, formativa y sumativa, valorando el desarrollo del estudiante en cada tarea y en especial en los productos integradores de cada unidad; El empleo de las TIC en los procesos de aprendizaje. Para optimizar el proceso de enseñanza-aprendizaje, se utilizará las siguientes herramientas: computador, proyector multimedia, software PROTEUS (simulador de circuitos) y software de programación de bajo MPLAB y nivel (CCS C) para Microcontroladores PIC Las TIC, tecnologías de la información y la comunicación, se emplearán en simulaciones de los PIC, depuración de programas y búsqueda de información. DISTRIBUCIÓN DEL TIEMPO TOTAL DEL PROGRAMA: TOTAL HORAS CONFERENCIAS ORIENTADORAS DEL CONTENIDO CLASES PRÁCTICAS PRÁCTICAS LABORA- TORIOS OBSERVACIÓNES Y PRÁCTICAS ESCENARIOS REALES CLASES DEBATES CLASES EVALUACIÓN

4 C. ESTRATEGIA GENERAL DE EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE TÉCNICAS QUE SE EMPLEARÁN PARA EVALUAR Registros de las investigaciones realizadas Talleres y control de investigaciones Solución de ejercicios de programación Pruebas prácticas y escritas. Simulación de circuitos Construcción de circuitos en protoboard ESTÁNDARES DE CALIDAD (expresan el nivel de salida que deben demostrar los estudiantes, se redactan a partir de las exigencias de las unidades de competencias) Representa en forma gráfica la organización interna del Microcontrolador con manejo de conceptos de mapa de memoria y configuración de registros. Desarrolla y depura programas en lenguaje ensamblador. Integra Realiza programas en lenguaje de nivel CCS C Maneja el concepto de interrupciones y su programación. Programación de los módulos avanzados del PIC 16F877A INDICADORES OPERATIVOS (son la evidencias, los resultados concretos del aprendizaje que deben demostrar los estudiantes) 1. Estudiantes capacitados en el diseño y construcción de una unidad aritmética - lógica de 4 bits. 2. Analiza el manejo de las banderas de acarreo, cero y signo en operaciones aritméticas, lógicas y ss condicionales de lenguaje ensamblador. 3. Elabora programas en lenguaje ensamblador que manipulen interrupciones. 4. Implementa circuitos de comunicación con el PC. 5. Elabora programas en lenguaje de nivel CCS C, utilizando librerías y set de instrucciones con destreza. D 1. LIBROS DE TEXTOS BÁSICOS TITULO AUTOR AÑO IDIOMA EDICIÓN EDITORIAL Microcontroladores PIC: diseño práctico de aplicaciones Microcontroladores PIC: sistema integrado para el autoaprendizaje. Microcontroladores: fundamentos y aplicaciones con PIC Metodología de la programación: algoritmos, diagramas de flujo y programas Microcontroladores: Fundamentos Y Aplicaciones Con Pic Microcontrolador PIC16F84 desarrollo de proyectos. ANGULO, José María & 1999 Español 2da McGraw-Hill ANGULO, Ignacio MANDADO, Enrique 2007 Español 1era Marcombo, VALDÉS, Fernando; 2007 Español 1era Alfaomega, PALLÁS, Ramón. CAIRÓ, Osvaldo 2005 Español 3era Alfaomega, MARTINEZ, Javier 1993 Español 1era McGraw Hill PALACIOS Municio / REMIRO Fernando 2009 Españo 3era RA-MA Editorial D 2. LECTURAS PRINCIPALES QUE SE ORIENTAN REALIZAR LIBROS REVISTAS SITIOS WEB TEMÁTICA DE LA LECTURA PÁGINAS Y OTROS DETALLES aspx?ddocname=en uage/cs.htm ategor%c3%ada:proyectos e_cero.pdf 18f2550-desarrollo-proyectos-asm-31415/ Manual PIC16F877A PIC Micro Controller C/C++ Languages [en línea] Proyectos con Microcontroladores PIC Manual de ASM USB y PIC 18F2550 Desarrollo de proyectos en ASM 4 PIC16F87XA Datasheet 10-bit A/D Converter (Mid-Range) Timer0 - PICmicro Mid-Range MCU Family Timer2 - PICmicro Mid-Range MCU Family USART - PICmicro Mid-Range MCU Family Manual de programación de PICC Proyectos varios asm_desde_cero.pdf PIC 18F2550

5 1. ELEMENTOS DE UNA PRÁCTICA DE LABORATORIO TEMA DE LA CLASE: FASES DE LA PRÁCTICA ACTIVIDADES DEL DOCENTE ACTIVIDADES DE LOS ESTUDIANTES Presentar el problema o ejercicio a ser Recordar competencias anteriores MOTIVACIÓN INICIAL resuelto mediante la simulación del circuito Participar activamente (planteamiento de un problema de Diagnóstico de los requisitos de aprendizajes la vida real de interés general ) previos. Vincular el problema con otras asignaturas de la profesión. PROCESOS A REALIZAR (planteamiento y orientaciones sobre la práctica a realizar) Planteamiento del problema Señala el objetivo e indica los pasos a seguir del trabajo preparatorio Conversación orientadora sobre los trabajos previos. Comprender con claridad lo que debe conocer, hacer y saber hacer para apropiarse del nuevo conocimiento. Valora la utilidad del nuevo conocimiento Aclara la comprensión inicial EJECUCIÓN DE LOS PROCESOS DE TRABAJO Plantear ejercicio a resolver relacionado con el tema. Realización de procesos de pensamiento (técnica resolución de casos) Entiende el planteamiento del problema y realiza el trabajo preparatorio. Simula el circuito diseñado Obtiene conclusiones, razona, analiza, y argumenta RESUMEN DE LAS METODOLOGÍAS DE TRABAJO (GENERALIZACIÓN) CONCLUSIONES EVALUACIÓN Confirmación del aprendizaje a través de preguntas Verificación del correcto funcionamiento del circuito simulado e implementado Generaliza las ideas esenciales tratadas Comprobar la adquisición de los contenidos y de la habilidades requeridas Hace y responde preguntas Plantea nuevas soluciones Resuelve problemas individual o en grupos para afirmar el conocimiento Verifica el cumplimiento de los objetivos planteados Hace y responde los problemas planteados Diseña, y simula circuitos digitales según especificaciones solicitadas 5

6 EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES PRODUCTO INTEGRADOR DE APRENDIZAJE PRODUCTO INTEGRADOR DE LA UNIDAD I Proyecto Integrador ELECTRÓNICO ANALÓGICO - DIGITAL Manejo de conceptos básicos de Microcontroladores TAREAS INDICADOR CLAVE NORMA PUNTAJE Taller de semejanzas y diferencias entre Microcontroladores y Microprocesadores Resolución correcta del taller grupal planteado en clase a) Resolución completa y correcta del taller b) Resolución parcial del taller c) No se contesta ni logra resolver ninguna pregunta del taller planteado en clase Nivel Bajo Elaboración en clase de un cuadro comparativo de las características de las familias de los Microcontroladores PIC. Elaboración completa del cuadro comparativo de familias de Microcontroladores PIC d) Cuadro comparativo completo de comparación de Familias e) Cuadro comparativo incompleto f) No compara características de Familias Nivel Bajo Elaboración de diccionarios de definiciones de los conceptos básicos del PIC16F877A Publicación en GoogleDoc, de un diccionario de definiciones de conceptos básicos del PIC 16F877A a) Publicación de definiciones claras y concretas b) Publicación incompleta de definiciones c) No publica Nivel Bajo Resolución de cuestionario sobre las características del PIC16F877A y manejo de registros. Resolución correcta del taller de cuestionario de preguntas a) Resolución completa y correcta del cuestionario b) Resolución parcial del cuestionario c) No se contesta ni logra resolver ninguna pregunta del cuestionario planteado en clase 6

7 PRODUCTO INTEGRADOR DE LA circuitos para el manejo de puertos de i/o e interrupciones del PIC16F877A UNIDAD II TAREAS INDICADOR CLAVE NORMA PUNTAJE Ejercicios de programación básica en lenguaje ensamblador, configuración y operación de puertos de entrada y salida. implementación correcta de circuitos para manejo de puertos Ejercicios de programación de manejo de subrutinas de retardo y tablas indexadas. aplicaciones con manejo de subrutinas de retardo y tablas indexadas Ejercicios de programación y configuración de interrupciones externas. aplicaciones con manejo de interrupciones externas Programación y manejo de LCD y teclado aplicaciones con LCD y Teclado Hexadecimal 7

8 PRODUCTO INTEGRADOR DE LA aplicaciones que utilicen los módulos avanzados del PIC16F877A UNIDAD III TAREAS INDICADOR CLAVE NORMA PUNTAJE Ejercicios de programación de los Timer 0, 1, y 2 en sus diferentes modos de configuración y manejo de interrupciones correspondientes. aplicaciones con Timers Desarrollo de programas que utilicen el conversor A/D y la transmisión serial asíncrona para realizar operaciones de RX y Tx con el PC aplicaciones con LCD y Teclado Hexadecimal Desarrollo de programas que configuren los CCPX, en sus modos Captura, Comparación y PWM. aplicaciones con el manejo de los módulos CCP Desarrollo de proyecto que integre el manejo de transmisión I2C, ADC, CCP, LCD y Teclado proyecto con manejo de I2C, ADC, CCP, LCD y Teclado Elaboración en clase de un cuadro comparativo de las características de los Microcontroladores entre diferentes fabricantes Elaboración completa del cuadro comparativo de las características de los Microcontroladores de diferentes fabricantes a) Cuadro comparativo completo de comparación de Familias b) Cuadro comparativo incompleto c) No compara características de Familias Nivel Bajo 8