Tipos de microcontroladores y sus aplicaciones

Descripción de los pines del microcontrolador 8051

Pin-40: Vcc es la fuente de alimentación principal de +5V CC.

Clavija 20: Vss - representa la conexión a tierra (0 V).

Pines 32-39: Conocidos como puerto 0 (P0.0 a P0.7) por servir como puertos de E/S.

Pin-31: La activación del pestillo de direcciones (ALE) se utiliza para demultiplexar la señal de dirección-datos del puerto 0.

Clavija 30: (EA) La entrada de acceso externo se utiliza para activar o desactivar la interconexión de la memoria externa. Si no hay necesidad de memoria externa, esta patilla se mantiene siempre alta.

Pin- 29: La activación del almacenamiento de programa (PSEN) se utiliza para leer señales de la memoria de programa externa.

Pines- 21-28: Conocido como puerto 2 (P 2.0 a P 2.7): además de servir como puerto de E/S, las señales del bus de direcciones de orden superior se multiplexan con este puerto casi bidireccional.

Pines 18 y 19: Se utiliza para interconectar un cristal externo que proporcione un reloj del sistema.

Pines 10 - 17: Este puerto también sirve para otras funciones como las interrupciones, la entrada del temporizador y las señales de control para la lectura y escritura de la memoria externa. Es un puerto casi bidireccional con pull-up interno.

Clavija 9: Es una clavija de RESET, que se utiliza para poner el microcontrolador 8051 en sus valores iniciales, mientras el microcontrolador está funcionando o en el arranque inicial de la aplicación. La clavija de RESET debe estar alta durante 2 ciclos de máquina.

Pines 1 - 8: Este puerto no tiene ninguna otra función. El puerto 1 es un puerto de E/S casi bidireccional.

Microcontrolador Renesas

Renesas es la última familia de microcontroladores de automoción que ofrece características de alto rendimiento con un consumo de energía excepcionalmente bajo en una amplia y versátil extensión de artículos. Este microcontrolador ofrece una gran seguridad funcional y características de seguridad integradas necesarias para las nuevas y avanzadas aplicaciones de automoción. La estructura del núcleo de la CPU del microcontrolador admite requisitos de alta fiabilidad y alto rendimiento.

La forma completa del microcontrolador RENESAS es "Renaissance Semiconductor for Advanced Solutions". Estos microcontroladores ofrecen las mejores prestaciones a los microprocesadores, así como a los microcontroladores que tienen buenas características de rendimiento junto con su muy bajo consumo de energía, así como un sólido embalaje.

Este microcontrolador tiene una gran capacidad de memoria, así como un diseño de pines, por lo que se utiliza en diferentes aplicaciones de control de automóviles. Las familias de microcontroladores más populares son el RX y el RL78 por sus altas prestaciones. Las principales características del RENESAS RL78, así como de los microcontroladores basados en la familia RX, son las siguientes

• La arquitectura utilizada en este microcontrolador es la arquitectura CISC Harvard, que proporciona un alto rendimiento.
• La familia RL78 está disponible en microcontroladores de 8 y 16 bits, mientras que la familia RX es un microcontrolador de 32 bits.
• El microcontrolador de la familia RL78 es un microcontrolador de bajo consumo, mientras que la familia RX ofrece una alta eficiencia y rendimiento.
• El microcontrolador de la familia RL78 está disponible desde 20 pines hasta 128 pines, mientras que la familia RX se puede obtener desde un microcontrolador de 48 pines hasta un paquete de 176 pines.
• Para el microcontrolador RL78, la memoria flash va de 16KB a 512KB, mientras que para la familia RX es de 2MB.
• La RAM del microcontrolador de la familia RX va de 2KB a 128KB.
• El microcontrolador de Renesas ofrece bajo consumo, alto rendimiento, paquetes modestos y la mayor gama de tamaños de memoria combinados con periféricos ricos en características.

• Renesas ofrece las familias de microcontroladores más versátiles del mundo, por ejemplo, nuestra familia RX ofrece muchos tipos de dispositivos con variantes de memoria desde 32K flash/4K RAM hasta unos increíbles 8M flash/512K RAM.
• La familia RX de microcontroladores de 32 bits es una MCU de propósito general con muchas funciones que cubre una amplia gama de aplicaciones de control integradas con conectividad de alta velocidad, procesamiento de señales digitales y control de inversores.
• La familia de microcontroladores RX utiliza una arquitectura Harvard CISC mejorada de 32 bits para conseguir un rendimiento muy alto.

Descripción de las clavijas

La disposición de los pines del microcontrolador Renesas se muestra en la figura:

Es un microcontrolador de 20 pines. El pin 9 es Vss, pin de tierra, y Vdd, pin de alimentación. Tiene tres tipos diferentes de interrupción, que son interrupción normal, interrupción rápida e interrupción de alta velocidad.

Las interrupciones normales almacenan los registros significativos en la pila mediante instrucciones push y pop. Las interrupciones rápidas almacenan automáticamente el contador de programa y la palabra de estado del procesador en registros especiales de reserva, por lo que el tiempo de respuesta es más rápido. Y las interrupciones rápidas asignan hasta cuatro de los registros generales para su uso exclusivo por parte de la interrupción, para ampliar aún más la velocidad.

La estructura del bus interno ofrece 5 buses internos para garantizar que el manejo de los datos no se ralentice. La obtención de instrucciones se produce a través de un bus ancho de 64 bits, de modo que, debido a las instrucciones de longitud variable utilizadas en las arquitecturas CISC.

Características y ventajas de los microcontroladores RX

• El bajo consumo de energía se realiza mediante la tecnología multinúcleo
• Soporte para el funcionamiento a 5V para diseños industriales y de aparatos
• Escalabilidad de 48 a 145 pines y de 32KB a 1MB de memoria flash, con 8KB de memoria flash de datos incluidos
• Función de seguridad integrada
• Un rico conjunto de funciones integrado de 7 UART, I2C, 8 SPI, comparadores, ADC de 12 bits, DAC de 10 bits y ADC de 24 bits (RX21A), que reducirá el coste del sistema al integrar la mayoría de las funciones

Aplicación del microcontrolador Renesas

• Automatización industrial
• Aplicaciones de comunicación
• Aplicaciones de control de motores
• Pruebas y mediciones
• Aplicaciones médicas

Microcontroladores AVR

El microcontrolador AVR fue desarrollado por Alf-Egil Bogen y Vegard Wollan de Atmel Corporation. Los microcontroladores AVR tienen una arquitectura RISC de Harvard modificada, con memorias separadas para los datos y el programa, y la velocidad del AVR es alta en comparación con el 8051 y el PIC. Las siglas AVR significan Alf-Egil Bogen y Vegard Wollan's RProcesador ISC.

Diferencia entre los controladores 8051 y AVR

• los 8051 son controladores de 8 bits basados en la arquitectura CISC, los AVR son controladores de 8 bits basados en la arquitectura RISC
• el 8051 consume más energía que un microcontrolador AVR
• En el 8051 podemos programar más fácilmente que en el microcontrolador AVR
• La velocidad del AVR es mayor que la del microcontrolador 8051

Clasificación de los controladores AVR

Los microcontroladores AVR se clasifican en tres tipos:

• TinyAVR - Menos memoria, tamaño pequeño, adecuado sólo para aplicaciones más sencillas
• MegaAVR - Son los más populares y tienen una buena cantidad de memoria (hasta 256 KB), el mayor número de periféricos incorporados y son adecuados para aplicaciones de moderadas a complejas
• XmegaAVR - Se utiliza comercialmente para aplicaciones complejas, que requieren una gran memoria de programa y alta velocidad

Características del microcontrolador AVR

• 16KB de Flash programable en el sistema
• 512B de EEPROM programable en el sistema
• temporizador de 16 bits con funciones adicionales
• Múltiples osciladores internos
• Memoria flash de instrucciones interna y autoprogramable de hasta 256K
• Programable en el sistema mediante ISP, JTAG o métodos de alto voltaje
• Sección de código de arranque opcional con bits de bloqueo independientes para la protección
• Periféricos serie síncronos/asíncronos (UART/USART)
• Bus de interfaz de periféricos en serie (SPI)
• Interfaz serie universal (USI) para la transferencia de datos síncrona de dos/tres hilos
• Temporizador de vigilancia (WDT)
• Múltiples modos de reposo de ahorro de energía
• convertidores A/D de 10 bits, con un múltiplex de hasta 16 canales
• Soporte de controlador CAN y USB
• Dispositivos de bajo voltaje que funcionan hasta 1,8v

Hay muchos microcontroladores de la familia AVR, como el ATmega8, el ATmega16, etc. En este artículo hablamos del microcontrolador ATmega328. El ATmega328 y el ATmega8 son circuitos integrados compatibles con los pines, pero funcionalmente son diferentes. El ATmega328 tiene una memoria flash de 32kB, mientras que el ATmega8 tiene 8kB. Otras diferencias son la SRAM y la EEPROM adicionales, la adición de interrupciones por cambio de patillas y los temporizadores. Algunas de las características del ATmega328 son

Características del ATmega328

• microcontrolador AVR de 28 pines
• Memoria de programa Flash de 32kbytes
• Memoria de datos EEPROM de 1kbyte
• Memoria de datos SRAM de 2kbytes
• Los pines de E/S son 23
• Dos temporizadores de 8 bits
• Convertidor A/D
• PWM de seis canales
• USART incorporada
• Oscilador externo: hasta 20MHz

Descripción de los pines del ATmega328

Se presenta en DIP de 28 pines, como se muestra en la figura siguiente:

Vcc: Tensión de alimentación digital.

GND: Tierra.

Puerto B: El puerto B es un puerto de E/S bidireccional de 8 bits. Los pines del puerto B se triplican cuando se activa una condición de reinicio o uno, incluso si el reloj no está en marcha.

Puerto C: El puerto C es un puerto de E/S bidireccional de 7 bits con resistencias internas de pull-up.

PC6/RESET

Puerto D Es un puerto de E/S bidireccional de 8 bits con resistencias internas de pull-up. Los búferes de salida del puerto D tienen características de accionamiento simétrico.

AVcc: AVcc es el pin de alimentación del ADC.

AREF: AREF es la patilla de referencia analógica del ADC.

Aplicaciones del microcontrolador AVR

Hay muchas aplicaciones de los microcontroladores AVR; se utilizan en domótica, pantallas táctiles, automóviles, dispositivos médicos y defensa.

Microcontrolador PIC

El PIC es un controlador de interfaz periférica, desarrollado por la microelectrónica de General Instrument, en el año 1993. Está controlado por el software. Se pueden programar para realizar muchas tareas y controlar una línea de generación y muchas más. Los microcontroladores PIC se están abriendo camino en nuevas aplicaciones como teléfonos inteligentes, accesorios de audio, periféricos para videojuegos y dispositivos médicos avanzados.

Hay muchos PIC, empezando por el PIC16F84 y el PIC16C84. Pero estos eran los únicos PICs flash asequibles. Microchip ha introducido recientemente chips flash con tipos mucho más atractivos, como el 16F628, el 16F877 y el 18F452. El 16F877 cuesta aproximadamente el doble que el antiguo 16F84, pero tiene ocho veces más tamaño de código, mucha más RAM, muchos más pines de E/S, una UART, un convertidor A/D y mucho más.

Características del PIC16F877

Las características del pic16f877 son las siguientes

• CPU RISC de alto rendimiento
• Hasta 8K x 14 palabras de memoria de programa FLASH
• 35 Instrucciones (codificación de longitud fija-14 bits)
• memoria de datos basada en RAM estática de 368×8
• Hasta 256 x 8 bytes de memoria de datos EEPROM
• Capacidad de interrupción (hasta 14 fuentes)
• Tres modos de direccionamiento (directo, indirecto, relativo)
• Restablecimiento de la alimentación (POR)
• Memoria de la arquitectura Harvard
• Modo SLEEP de ahorro de energía
• Amplio rango de tensión de funcionamiento: 2,0V a 5,5V
• Alta corriente de fuente y disipación: 25mA
• Máquina basada en acumuladores

Características de los periféricos

3 temporizadores/contadores (preescalares programables)

• Timer0, Timer2 es un temporizador/contador de 8 bits con preescalar de 8 bits
• El temporizador1 es de 16 bits, puede incrementarse durante el reposo mediante un cristal/reloj externo

Dos módulos de captura, comparación y PWM

• La función de captura de entrada registra el recuento del Temporizador1 en una transición de pin
• La salida de la función PWM es una onda cuadrada con un periodo y un ciclo de trabajo programables.

convertidor analógico-digital de 10 bits y 8 canales

USART con detección de dirección de 9 bits

Puerto serie síncrono con modo maestro y maestro/esclavo I2C

El puerto paralelo esclavo de 8 bits

Características analógicas

• convertidor analógico-digital (A/D) de 10 bits y hasta 8 canales
• Restablecimiento de la desconexión (BOR)
• Módulo comparador analógico (multiplexación de entrada programable desde las entradas del dispositivo y las salidas del comparador son accesibles externamente)

Descripción de los pines del PIC16F877A

A continuación se describe el pin del PIC16F877A.

Ventajas del PIC

• Es un diseño RISC
• Su código es extremadamente eficiente, lo que permite que el PIC funcione con menos memoria de programa que sus competidores más grandes
• Es un programa de bajo coste y alta velocidad de reloj

Un circuito de aplicación típico del PIC16F877A

El siguiente circuito consiste en una lámpara cuya conmutación se controla mediante un microcontrolador PIC. El microcontrolador está interconectado con un cristal externo que proporciona la entrada de reloj.

El PIC también está interconectado con un pulsador y, al pulsar el botón, el microcontrolador envía una señal alta a la base del transistor, de modo que se enciende el transistor y, por lo tanto, da una conexión adecuada al relé para que se encienda y permita el paso de la corriente alterna a la lámpara y ésta se encienda. El estado de la operación se muestra en la pantalla LCD conectada al microcontrolador PIC.

Microcontrolador MSP

Un microcontrolador como el MSP430 es un microcontrolador de 16 bits. El término MSP es el acrónimo de "Mixed Signal Processor". Esta familia de microcontroladores es de Texas Instruments y está diseñada para sistemas de bajo coste y baja disipación de energía. Este controlador incluye un bus de datos de 16 bits, modos de direccionamiento 7 con un conjunto de instrucciones reducido, que permite un código de programación más denso y corto para un rendimiento rápido.

Este Microcontrolador es un tipo de circuito integrado, utilizado para ejecutar los programas para controlar otras máquinas o dispositivos. Es un tipo de microdispositivo, utilizado para controlar otras máquinas. Las características de este microcontrolador se obtienen normalmente con otros tipos de microcontrolador.

• SoC completo como ADC, LCD, puertos de E/S, RAM, ROM, UART, temporizador de vigilancia, temporizador básico, etc.
• Utiliza un cristal externo y un oscilador FLL (bucle de frecuencia bloqueada) que deriva principalmente todos los CLK internos
• La utilización de energía es baja, como 4,2 nW sólo para cada instrucción
• Generador estable para las constantes más utilizadas como -1, 0, 1, 2, 4, 8
• La velocidad típica es de 300 ns para cada instrucción como CLK de 3,3 MHz
• Los modos de direccionamiento son 11, de los cuales siete se utilizan para los operandos de origen y cuatro para los de destino.
• Arquitectura RISC con 27 instrucciones de núcleo

La capacidad en tiempo real es completa, estable, y la frecuencia CLK nominal del sistema se obtiene después de 6 relojes sólo una vez que el MSP430 se restablece desde el modo de bajo consumo. Para el cristal principal, no hay que esperar a que se estabilice y oscile.

Las instrucciones del núcleo se combinaron utilizando características especiales para facilitar el programa dentro del microcontrolador MSP430 utilizando el ensamblador de otro modo en C para proporcionar una funcionalidad excepcional, así como flexibilidad. Por ejemplo, incluso utilizando un bajo número de instrucciones, el microcontrolador es capaz de seguir aproximadamente todo el conjunto de instrucciones.

Microcontrolador Hitachi

El microcontrolador Hitachi pertenece a la familia H8. Un nombre como H8 se utiliza dentro de una gran familia de microcontroladores de 8, 16 y 32 bits. Estos microcontroladores fueron desarrollados por Renesas Technology. Esta tecnología se fundó en los semiconductores Hitachi, en el año 1990.

Microcontrolador Motorola

El microcontrolador Motorola es un microcontrolador extremadamente incorporado, utilizado para el proceso de tratamiento de datos con un alto rendimiento. La unidad de este microcontrolador utiliza un SIM (Módulo de Integración del Sistema), TPU (Unidad de Procesamiento del Tiempo) y QSM (Módulo Serial en Cola).

Ventajas de los tipos de microcontroladores

Las ventajas de los tipos de microcontroladores son las siguientes

• Confiable
• Reutilizable
• Eficiencia energética
• Rentable
• Reutilizable
• Requiere menos tiempo de funcionamiento
• Son flexibles y muy pequeños
• Debido a su alta integración, su tamaño y el coste del sistema pueden disminuir.
• La interconexión del microcontrolador es fácil con los puertos adicionales de ROM, RAM y E/S.
• Se pueden realizar muchas tareas, por lo que se puede reducir el efecto humano.
• Es fácil de usar, la resolución de problemas y el mantenimiento del sistema son sencillos.
• Funciona como un microordenador sin partes digitales

Desventajas de los tipos de microcontroladores

Las desventajas de los tipos de microcontroladores son las siguientes

• Complejidad de la programación
• Sensibilidad electrostática
• No es posible la interconexión con dispositivos de alta potencia.
• Su estructura es más compleja que la de los microprocesadores.
• Generalmente, se utiliza en microdispositivos
• Simplemente realiza un número incompleto de ejecuciones simultáneas.
• Se utiliza generalmente en los microequipos
• Tiene una estructura más compleja que la de un microprocesador
• El microcontrolador no puede interconectar directamente un dispositivo de mayor potencia
• Sólo realiza un número limitado de ejecuciones simultáneas

Aplicaciones de los tipos de microcontroladores

Los microcontroladores se utilizan principalmente en dispositivos integrados, a diferencia de los microprocesadores que se utilizan en ordenadores personales u otros dispositivos. Se utilizan principalmente en diferentes aparatos, como dispositivos médicos implantables, herramientas eléctricas, sistemas de control de motores en automóviles, máquinas utilizadas en oficinas, aparatos controlados a distancia, juguetes, etc. Las principales aplicaciones de los tipos de microcontroladores son las siguientes

• Automóviles
• Sistemas de medición manual
• Teléfonos móviles
• Sistemas informáticos
• Alarmas de seguridad
• Electrodomésticos
• Medidor de corriente
• Cámaras
• Microhorno
• Instrumentos de medida
• Dispositivos para el control de procesos
• Utilizado en dispositivos de medición y medida, voltímetro, medición de objetos giratorios
• Dispositivos de control
• Dispositivos de instrumentación industrial
• Dispositivos de instrumentación en las industrias
• Sensores de luz
• Dispositivos de seguridad
• Dispositivos de control de procesos
• Dispositivos de control
• Detección de incendios
• Detección de temperatura
• Teléfonos móviles
• Automóviles
• Lavadoras
• Cámaras
• Alarmas de seguridad

Por lo tanto, se trata de una visión general de los tipos de microcontroladores. Estos microcontroladores son microordenadores de un solo chip y la tecnología utilizada para su fabricación es VLSI. También se conocen como controladores embebidos que están disponibles en 4, 8, 64 y 128 bits. Este chip está diseñado para controlar diferentes funciones del sistema embebido. Aquí tienes una pregunta, ¿cuál es la diferencia entre un microprocesador y un microcontrolador?