HISTORIA:
En el año 1969, un equipo de ingenieros japoneses de la compañía
BUSICOM llegó a Estados Unidos con una idea, ellos deseaban usar para sus
proyectos pocos circuitos integrados de los que se usaban en las calculadoras.
La proposición se hizo a INTEL, y Marcian Hoff era el responsable del proyecto.
Ya que él era quien tenia experiencia trabajando con una computadora (PC)
PDP8, se le ocurrió pensar en una solución fundamentalmente diferente en lugar
de la construcción sugerida. Esta solución presumía que la función del circuito
integrado se determinaría por un programa almacenado en él. Eso significaba
que la configuración sería más simple, pero que requeriría mucho más memoria
de lo que requería el proyecto que propusieron los ingenieros japoneses.
Después de un tiempo, aunque los ingenieros japoneses probaron soluciones más fáciles, la idea de Marcian ganó, y el primer microprocesador nació. Para
transformar esta idea en un producto ya fabricado, Federico Faggin, se unió a
INTEL, y en sólo 9 meses tuvo éxito. INTEL obtuvo los derechos para vender
este "bloque integrado" en 1971. Primero, compraron la licencia de la compañía
BUSICOM, que no tenía idea del tesoro que poseían. Durante ese año, apareció
en el mercado un microprocesador que se llamó 4004, este fue el primer
microprocesador de 4 bits con velocidad de 6 000 operaciones por segundo. No
mucho tiempo después de eso, la compañía americana CTC pidió a INTEL y
Texas Instruments que hiciera un microprocesador de 8 bits. Aunque después a
CTC no le interesó mas la idea, Intel y Texas Instruments siguieron trabajando
en el microprocesador y el primero de abril de 1972, el microprocesador de 8 bits
aparece en el mercado con el nombre de 8008. Podía direccionar 16 Kb de
memoria, con un set de 45 instrucciones y una velocidad de 300 000
operaciones por segundo. Este microprocesador es el predecesor de todos los
microprocesadores de hoy. Intel mantuvo sus desarrollos y saco al mercado el
procesador de 8 bits bajo el nombre 8080, el cual podía direccionar 64Kb de
memoria, con 75 instrucciones, a un precio de 360 dlls.
Un evento muy importante tuvo lugar en la historia de microprocesadores
en una exhibición de WESCON en 1795 en Estados Unidos. La Tecnología MOS
anunció que estaba comercializando los microprocesadores 6501 y 6502 a 25
dlls. cada uno, y que los compradores podrían adquirirlos inmediatamente. Esto
era tan extraordinario, que algunas personas creyeron que era un escándalo,
considerando que los competidores estaban vendiendo el 8080 y el 6800 a 179
dlls. cada uno. Intel y Motorola bajaron sus precios en el primer día de la
exhibición como una respuesta a su competidor, 69.95 por microprocesador.
Motorola reclama a la Tecnología de MOS y a Chuck Peddle el haberles copiado
su 6800. La Tecnología MOS suspende la fabricación del 6501, pero siguen
produciendo el 6502. Los 6502 eran microprocesadores de 8 bits, 56
instrucciones y la capacidad de direccionar 64Kb de memoria directamente. Para
reducir el costo, el 6502 se vuelve muy popular, así que se instala en las
computadoras tales como: KIM-1, Apple I, Apple II, Atari, Comodore, Acorn, Oric,
Galeb, Orao, Ultra, y muchas otras. Y muy pronto aparecieron varios fabricantes
del 6502 (Rockwell, Sznertek, GTE, NCR, Ricoh, y Comodore quienes toman la
Tecnología MOS) el cual estaba en su momento de apogeo y se vendía a una
velocidad de 15 millones de procesadores por año. Otros, sin embargo, no se rindieron. Federico Faggin deja Intel, y empieza su propio Zilog Inc.
Inicialmente cuando no existan los microprocesadores las personas se ingeniaban en diseñar sus circuitos electrónicos y los resultados estaban expresados en diseños que implicaban muchos componentes electrónicos y cálculos matemáticos. Un circuito lógico básico requería de muchos elementos como transistores, resistencias.
Al principio se creía que el manejo de un microprocesador era para aquellas personas con un coeficiente intelectual muy alto; Por lo contrario con la aparición de este circuito integrado todo seria mucho mas fácil de entender y los diseños electrónicos serian mucho mas pequeños y simplificados.
Los microcontroladores están conquistando el mundo, pero la invasión acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI sera testigo de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que se fabrican hoy en días. Cada vez existen mas productos que incorporan un Microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y costo, mejorar su fiabilidad.
El funcionamiento y aplicaciones de los microcontroladores y los microprocesadores permite profundizar en los aspectos tecnológicos de las arquitecturas de las nuevas computadoras, convirtiéndose de esta forma en una herramienta útil para el desarrollo de variadas aplicaciones que contribuyen al avance tecnológico y desarrollo integral de la sociedad. Estas aplicaciones que han surgido con propósitos, para solucionar las diversas necesidades existentes, que frustraban la realización de actividades ejecutadas por personas en los diferente escenarios industriales, empresariales entre otros.
Las circunstancias con las que nos encontramos hoy en el campo de los microcontroladores tienen sus raíces en el desarrollo de la tecnología de los circuitos integrados. Este desarrollo ha hecho posible contener cientos de miles de transistores en un solo chip. Ése era uno de los requisitos previos para la producción de los microprocesadores, y las primeras computadoras eran hechas agregando periféricos externos como la memoria, timers etc. lo que aumentaba el volumen de los circuitos integrados. Estos circuitos integrados contenían procesador y periféricos. Así es cómo se desarrollo el primer chip que contenía una microcomputadora, o lo que después se llegaría a conocer como un microcontrolador.
PIC16F84
El PIC16F84 es un microcontrolador de la familia PIC, fabricada por la empresa Microchip
COMPOSICION:
Se trata de uno de los microcontroladores más populares del mercado actual, ideal para principiantes, debido a su arquitectura de 8 bits, 18 pines, y un set de instrucciones RISC muy amigable para memorizar y fácil de entender, internamente consta de:
- Memoria Flash de programa (1K x 14).
- Memoria EEPROM de datos (64 x 8).
- Memoria RAM (68 registros x 8).
- Un temporizador/contador (timer de 8 bits).
- Un divisor de frecuencia.
- Varios puertos de entrada-salida (13 pines en dos puertos, 5 pines el puerto A y 8 pines el puerto B).
Otras características son:
- Manejo de interrupciones (de 4 fuentes).
- Perro guardián (watchdog).
- Bajo consumo.
- Frecuencia de reloj externa máxima 10MHz. (Hasta 20MHz en nuevas versiones). La frecuencia de reloj interna es un cuarto de la externa, lo que significa que con un reloj de 20Mhz, el reloj interno sería de 5Mhz y así pues se ejecutan 5 Millones de Instrucciones por Segundo (5 MIPS)
- No posee conversores analógicos-digital ni digital-analógicos.
- Pipe-line de 2 etapas, 1 para búsqueda de instrucción y otra para la ejecución de la instrucción (los saltos ocupan un ciclo más).
- Repertorio de instrucciones reducido (RISC), con tan solo 30 instrucciones distintas.
- 4 tipos distintos de instrucciones, orientadas a byte, orientadas a bit, operación entre registros, de salto.
CONSTRUCCCION:
En los últimos años se ha popularizado el uso de este microcontrolador debido a su bajo costo y tamaño. Se ha usado en numerosas aplicaciones, que van desde los automóviles a decodificadores de televisión. Es muy popular su uso por los aficionados a la robótica y electrónica.
Puede ser programado tanto en lenguaje ensamblador como en Basic y principalmente en C, para el que existen numerosos compiladores.Cuando se utilizan los compiladores Basic,es posible desarrollar ùtiles aplicaciones en tiempo récord,especialmente dirigidas al campo domèstico y educacional.
A continuación hay un pequeño programa en ensamblador (MPASM) que pone a 0 las posiciones de memoria 20 y 21 (en hexadecimal) usando un direccionamiento indirecto:
MOVLW 20h
MOVWF FSR
CLRF INDF
INCF FSR
CLRF INDF
MOVLW k: (Move Literal to W) Es una instrucción que carga en el registro de trabajo W, un literal (constante) k, que en este caso es 20h.
MOVWF f: (Move W to File), Copia el contenido del registro W a la posición de memoria f. En este caso, FSR representa una dirección de memoria. FSR es el registro usado para direccionamiento indirecto. En FSR se carga la dirección de memoria que se va a direccionar con INDF (otro registro).
CLRF f: (Clear File), Pone en 0 el registro en la posición de memoria f.
INCF f: (Increment File), Incrementa en uno el valor almacenado en la posición de memoria f.
Este otro programa permite poner a valor lógico uno la salida RB0 del microcontrolador cuando se detecta un valor lógico uno en la entrada RA0 mediante el uso de saltos incondicionales GOTO SIGUE BTFSS PORTA,0 ; testea el pin RA0 del PORTA, si encuentra un "1" salta una instrucción, de lo contrario continua
GOTO APAGA ; salta a la subrutina APAGA
GOTO ENCIENDE ; salta a la subrutina ENCIENDE
APAGA BCF PORTB,0 ; pone en "0" el pin RB0 del PORTB
GOTO SIGUE ; vuelve al testeo
ENCIENDE BSF PORTB,0 ; pone en "1" el pin RB0 del PORTB
GOTO SIGUE
El microcontrolador está diseñado para que en su memoria de programa se almacenen todas las instrucciones del programa de control. Como el programa a ejecutar siempre es el mismo, debe estar grabado de forma permanente. Son posibles cinco tipos de memoria:
· ROM de máscara. Esta memoria se graba en el chip durante el proceso de fabricación. Los altos costes de diseño sólo aconsejan usarla cuando se precisan series grandes.
· EPROM. En la superficie de la cápsula del microcontrolador existe una ventana de cristal por la que se puede someter al chip a rayos ultravioletas para producir el borrado de la memoria y emplearla nuevamente. Su coste unitario es elevado
· OTP (One Time Programmable). Este modelo de memoria sólo se puede grabar una vez por parte del usuario. Su bajo precio y la sencillez de la grabación aconsejan este tipo de memoria para prototipos finales y series de producción cortas.
· EEPROM. La grabación es similar a la EPROM y OTP, pero el borrado es mucho más sencillo al poderse ejecutar eléctricamente las veces que se quiera
· FLASH. Se trata de una memoria no volátil de bajo consumo que se puede escribir y borrar en circuito al igual que la EEPROM, pero suele disponer de mayor capacidad que estas últimas. El borrado sólo es posible de bloques completos y no se puede realizar de posiciones concretas. Por sus mejores prestaciones está sustituyendo a la memoria EPROM para contener instrucciones.
Conexionado típico fijo para cualquier aplicación.
En los circuitos donde se utiliza el PIC16F84 es habitual emplear tensión de alimentación de +5V y como circuito de reloj externo uno del tipo XT a una frecuencia de 4MHz. Con esta configuración, el conexionado fijo para cualquier aplicación es el mostrado en la Figura
Las patillas que no están conectadas son las dedicadas a transferir la información con los periféricos que utilice la aplicación.
En los circuitos donde se utiliza el PIC16F84 es habitual emplear tensión de alimentación de +5V y como circuito de reloj externo uno del tipo XT a una frecuencia de 4MHz. Con esta configuración, el conexionado fijo para cualquier aplicación es el mostrado en la Figura
Las patillas que no están conectadas son las dedicadas a transferir la información con los periféricos que utilice la aplicación.
