MICROCONTROLADORES. Programa sintético MICROCONTROLADORES

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1 MICROCONTROLADORES Programa sintético MICROCONTROLADORES Datos básicos Semestre Horas de teoría Horas de práctica Objetivos Horas trabajo adicional estudiante Créditos V El alumno conocerá el funcionamiento de las unidades básicas que componen un sistema digital basado en microcontroladores, su programación y sus interfaces, que le servirán como base para la utilización de los microcontroladores en el diseño, implementación y control de sistemas mecatrónicos. Contribución al Perfil de Egreso a Desarrollar Esta materia proporciona al alumno el conocimiento para analizar y diseñar sistemas electrónicos digitales programables basados en microcontrolador, y desarrollará en él las habilidades para instrumentarlos e integrarlos en sistemas mecatrónicos. Genéricas Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Ético-valoral Esta asignatura contribuye a formar las competencias profesionales de: Temario Unidades Unidad 1 Unidad 2 Unidad 3 Unidad 4 Unidad 5 -Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. -Elaboración de soluciones a problemas de manufactura automatizada. -Elaboración de soluciones a problemas de automatización de robots manipuladores. -Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. proporcionando los conocimientos y las habilidades para instrumentar e integrar sistemas electrónicos digitales programables basados en microcontrolador a sistemas mecatrónicos y electromecánicos automatizados. Contenidos Arquitectura de Microcontroladores Conjunto de instrucciones de un microcontrolador Manejo de los recursos de un microcontrolador Arquitectura de un sistema mínimo Sistemas Digitales basados en Microcontrolador

2 Métodos y prácticas Mecanismos y procedimientos de evaluación Métodos Prácticas Exámenes parciales Evidencias de desempeño Programa sintético Clases prácticas en laboratorio de cómputo y/o laboratorio de circuitos. Se utilizará el aprendizaje basado en problemas y se fomentará el aprendizaje colaborativo mediante análisis y solución de los mismos, en donde el profesor será un facilitador, promoviendo el aprendizaje significativo. El aprendizaje se realizará por medio de la implementación de prácticas diseñadas por la academia de electrónica y enriquecidas con las propuestas del profesor. Se establecerán prácticas también en las que el alumno implemente diseños propios en el tiempo de clase, con la guía del profesor. Se realizará un proyecto final en el que se apliquen los conocimientos adquiridos en la materia, integrándolos con los conocimientos adquiridos por el alumno en otros cursos o de otras fuentes. El proceso enseñanza-aprendizaje se reforzará mediante el desarrollo de prácticas de laboratorio y tareas para cada uno de los temas. El profesor fomentará el uso de las TIC s y de programas de diseño y simulación. Se realizarán alternadamente sesiones de dos horas en laboratorio de cómputo y dos horas en laboratorio de circuitos. En ambos casos, en cada sesión se realizarán clases prácticas. Las prácticas a realizar serán elaboradas por la academia de Electrónica y serán enriquecidas con las propuestas del profesor de la materia. 1 Examen Departamental programado y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño ( 16 Sesiones ) Se realizará evaluación continua de prácticas y reportes de las mismas. Ponderación 20% 2 Examen Departamental programado y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño ( 16 Sesiones ) Se realizará evaluación continua de prácticas y reportes de las mismas. Ponderación 20% 3 Examen Departamental programado y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño ( 16 Sesiones ) Se realizará evaluación continua de prácticas y reportes de las mismas. Ponderación 20% 4 Examen Departamental programado y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño ( 16 Sesiones ) Se realizará evaluación continua de prácticas y reportes de las mismas. Ponderación 20% 5 Evaluación de proyecto de aplicación de los conocimientos de la materia, integrándolos con los conocimientos adquiridos por el alumno en otros cursos o de otras fuentes. Ponderación 20% Portafolio de evidencias a través el cual se evalúan las competencias desarrolladas y que puede consistir de:

3 Programa sintético Cuadernillo de ejercicios resueltos Reportes de prácticas Simulaciones Documentación de prototipos Reportes técnicos relacionados con la materia (escrito, fotos y/o videos) Otras que el profesor considere pertinentes. Examen ordinario Examen extraordinario Examen a título Examen de regularización Otros métodos y procedimientos Otras actividades académicas requeridas Promedio de los exámenes parciales programados, prácticas y otras evidencias que muestren el aprendizaje del alumno basado en el desarrollo de competencias. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Se privilegiará el trabajo colaborativo y se realizará evaluación continua de simulaciones y prácticas de laboratorio. Se dará espacio al aprendizaje constructivista mediante el aprendizaje basado en problemas.

4 Programa sintético Bibliografía básica de referencia Textos básicos 1. Diseño Práctico Con Microcontroladores Para Todos. Autor/es: José María Angulo Usategui, Ignacio Angulo Martínez, Susana Romero Yesa. ISBN: AÑO: Microcontroladores Avanzados dspic. Controladores digitales de señales. Arquitectura, programación y aplicaciones. Autor/es: José María Angulo Usategui,Ignacio Angulo Martínez, Begoña García Zapiraín, Javier Vicente Sáez. ISBN: AÑO: Microcontroladores PIC 2ª parte. PIC 16f87x. Diseño de aplicaciones. Autor/es: Angulo Usategui, José María; Romero Yesa, Susana & Angulo Martínez, Ignacio. ISBN: AÑO: 2006 Textos complementarios 4. Programming and interfacing the 8051 microcontroller Manual de Microcontroladores y Microprocesadores, Vol. II

5 Programa Analítico MICROCONTROLADORES Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos V Objetivos generales Objetivos específicos El alumno conocerá el funcionamiento de las unidades básicas que componen un sistema digital basado en microcontroladores, su programación y sus interfaces, que le servirán como base para la utilización de los microcontroladores en el diseño, implementación y control de sistemas mecatrónicos. Unidades Objetivo específico 1. Arquitectura de El alumno conocerá los diferentes elementos que integran la Microcontroladores. 2. Conjunto de instrucciones de un microcontrolador. 3. Manejo de los recursos de un microcontrolador. 4. Arquitectura de un sistema mínimo. 5. Sistemas Digitales basados en Microcontrolador arquitectura de un microcontrolador. El alumno aprenderá el conjunto de instrucciones utilizado en la programación de un tipo específico de microcontrolador. El alumno conocerá los recursos de un tipo de microcontrolador específico y desarrollará aplicaciones que utilicen estos recursos. El alumno conocerá los diferentes elementos que conforman un sistema mínimo y diseñará, implementará y programará uno de ellos para dar solución a un problema específico. El alumno diseñará, implementará y programará sistemas digitales basados en microcontrolador para dar solución a problemas específicos.

6 Contribución al Perfil de Egreso a Desarrollar Esta materia proporciona al alumno el conocimiento para analizar y diseñar sistemas electrónicos digitales programables basados en microcontrolador, y desarrollará en él las habilidades para instrumentarlos e integrarlos en sistemas mecatrónicos. Genéricas Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Ético-valoral Esta asignatura contribuye a formar las competencias profesionales de: -Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. -Elaboración de soluciones a problemas de manufactura automatizada. -Elaboración de soluciones a problemas de automatización de robots manipuladores. -Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. proporcionando los conocimientos y las habilidades para instrumentar e integrar sistemas electrónicos digitales programables basados en microcontrolador a sistemas mecatrónicos y electromecánicos automatizados. Contenidos y métodos por unidades y temas Unidad 1 Arquitectura de Microcontroladores. 4 hs Tema 1.1 Introducción Subtemas Definición de un microcontrolador Diferencia entre microprocesador y microcontrolador Tipos de microcontroladores Familias de microcontroladores Tema 1.2 Organización interna Subtemas Organización interna de un microcontrolador. Tema 1.3 Registros de funciones especiales Tema 1.4 Memoria de programa. Tema 1.5 Memoria de datos. Tema 1.6 Unidad aritmética lógica Diagrama de bloques de la composición interna de un microcontrolador

7 Tema 1.7 Registro de estado Lecturas y otros recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida por el maestro. Se realizarán sesiones en el laboratorio de cómputo para consultar material tutorial para el curso. Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos con ayuda de las TICs con la finalidad de ampliar y profundizar los temas del curso. Se buscará el aprendizaje significativo, colaborativo y constructivista, fomentando en los estudiantes el aprender a aprender. Actividades de aprendizaje Formar equipos (heterogéneos) para discusión y análisis de conceptos previamente investigados. 12 hs Unidad 2 Conjunto de instrucciones de un microcontrolador. Tema 2.1 Instrucciones de operaciones orientadas a Byte Tema 2.2 Instrucciones de operaciones orientadas a bit Tema 2.3 Instrucciones de operaciones con literales constantes y operaciones de control Lecturas y otros Se recomienda leer la hoja de datos de la familia de microcontrolador específico recursos que es suministrada en línea por el fabricante, así como leer la bibliografía de este curso. Métodos de enseñanza Se impartirá de manera interactiva en la sala de cómputo con ayuda de equipo multimedia. El profesor servirá como guía en el aprendizaje, logrando fortalecer en el alumno la capacidad de aprender a aprender. Actividades de aprendizaje Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas de implementación en el laboratorio de circuitos, lecturas, y elaboración de programas en los que aplique el conjunto de instrucciones aprendido. Unidad 3 Manejo de los recursos de un microcontrolador. 16 hs Tema 3.1 Manejo de puertos de entrada y salida Tema 3.2 Convertidor analógico / digital Tema 3.3 Uso de temporizadores Tema 3.4 Unidad de la USART Tema 3.5 Uso del módulo PWM Tema 3.6 Manejo del Puerto Serie Síncrono Maestro MSSP Tema 3.7 Uso de interrupciones Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Se recomienda leer la hoja de datos de la familia de microcontrolador específico que es suministrada en línea por el fabricante, así como leer la bibliografía de este curso. Se impartirá de manera interactiva en la sala de cómputo con ayuda de equipo multimedia. El profesor servirá como guía en el aprendizaje, logrando fortalecer en el alumno la capacidad de aprender a aprender.

8 Actividades de aprendizaje Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas de implementación en el laboratorio de circuitos, lecturas, y elaboración de programas en los que aplique el conjunto de instrucciones aprendido. Unidad 4 Arquitectura de un sistema mínimo. 16 hs Tema 4.1 Definición de sistema mínimo Tema 4.2 Elementos de un sistema mínimo Tema 4.3 Implementación de un sistema mínimo Tema 4.4 Programación de un sistema mínimo para probar la comunicación del microntrolador y los componentes del sistema. Tema 4.5 Programación de un sistema mínimo para la solución de un problema específico Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Se recomienda leer la hoja de datos de la familia de microcontrolador específico que es suministrada en línea por el fabricante, así como leer la bibliografía de este curso. Se impartirá de manera interactiva en la sala de cómputo con ayuda de equipo multimedia. El profesor servirá como guía en el aprendizaje, logrando fortalecer en el alumno la capacidad de aprender a aprender. Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas de implementación en el laboratorio de circuitos, lecturas, y elaboración de programas en los que aplique el conjunto de instrucciones aprendido. Unidad 5 Sistemas Digitales basados en Microcontrolador 16 hs Tema 5.1 Uso del microcontrolador como circuito combinacional Tema 5.2 El microcontrolador en la implementación de máquinas de estado algorítmicas Tema 5.3 Implementación de sistemas digitales basados en microcontrolador Subtemas 5.3.1Tarjeta de Adquisición de Datos Controlador lógico programable Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Implementación de Sistemas Empotrados Se recomienda leer la hoja de datos de la familia de microcontrolador específico que es suministrada en línea por el fabricante, así como leer la bibliografía de este curso. Se impartirá de manera interactiva en la sala de cómputo con ayuda de equipo multimedia. El profesor servirá como guía en el aprendizaje, logrando fortalecer en el alumno la capacidad de aprender a aprender. Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas de implementación en el laboratorio de circuitos, lecturas, y elaboración de programas en los que aplique el conjunto de instrucciones aprendido.

9 Estrategias de enseñanza y aprendizaje Se impartirá mediante sesiones interactivas con apoyo de las TICs guiadas por el maestro. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes métodos de diseño y solución a problemas reales planteados. Se expondrán por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, la teoría que requiera una explicación amplia para su comprensión, y se buscará el aprendizaje significativo, colaborativo y constructivista, fomentando en los estudiantes el aprender a aprender. Los alumnos aprenderán a utilizar programas para simular el comportamiento de los microcontroladores. Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el Maestro el alumno aprenderá a implementar circuitos digitales basados en microcontrolador que podrán usarse en la integración de sistemas mecatrónicos. El alumno comprobará el funcionamiento de los sistemas electrónicos digitales basados en microcontrolador implementados utilizando equipo de instrumentación especializado como: fuente de voltaje, generador de señales, multímetro y osciloscopio, e implementando vectores externos de pruebas basados en elementos de comprobación de bit.. Todas las estrategias de enseñanza y aprendizaje tendrán como objetivos, además del aprendizaje, que el alumno desarrolle las competencias marcadas en su perfil de egreso. Evaluación y acreditación Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primera evaluación parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Segunda evaluación parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Tercera evaluación parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Cuarta evaluación parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora El contenido de 16 sesiones de una hora El contenido de 16 sesiones de una hora El contenido de 16 sesiones de una hora 20% - 15% examen - 5% examen escrito 20% - 15% examen - 5% examen escrito 20% - 15% examen - 5% examen escrito 20% - 15% examen - 5% examen

10 Proyecto de materia o integrador Asistencia Al final el periodo de clase Durante todo el curso Todo o parte del contenido de la materia. Asistencia a clase 16 horas por mes escrito 20% Requisito al menos 66% de asistencia en cada periodo de evaluación Otra actividad 2 TOTAL 100% Examen ordinario. Se evalúa como el Al terminar el El contenido del 100% promedio del total de evaluaciones parciales. curso curso. Examen Extraordinario. Examen departamental Una semana en el que se evalúa todo el contenido del después del El contenido del curso. programa y las competencias que se examen ordinario desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen a título. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen de regularización. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Una semana después del examen extraordinario El contenido del curso. El contenido del curso. 100% Examen general de conocimientos y realización de un examen 100% Examen general de conocimientos y realización de un examen 100% Examen general de conocimientos y realización de un examen Bibliografía y recursos informáticos Textos básicos 1. Diseño Práctico Con Microcontroladores Para Todos. Autor/es: José María Angulo Usategui, Ignacio Angulo Martínez, Susana Romero Yesa. ISBN: AÑO: Microcontroladores Avanzados dspic. Controladores digitales de señales. Arquitectura, programación y aplicaciones. Autor/es: José María Angulo Usategui,Ignacio Angulo Martínez, Begoña García Zapiraín, Javier Vicente Sáez. ISBN: AÑO: 2005

11 3. Microcontroladores PIC 2ª parte. PIC 16f87x. Diseño de aplicaciones. Autor/es: Angulo Usategui, José María; Romero Yesa, Susana & Angulo Martínez, Ignacio. ISBN: AÑO: 2006 Textos complementarios 4. Programming and interfacing the 8051 microcontroller 5. Manual de Microcontroladores y Microprocesadores, Vol. II Sitios de Internet Sitio de la empresa Microchip, fabricante de la familia de microcontroladores PIC