Fundamentos de Electrónica Digital y Microcontroladores

Fundamentos de Circuitos Digitales y Microcontroladores

Codificadores

Los codificadores son circuitos combinacionales que convierten números decimales a binario. Constan de una entrada para cada número decimal y varias salidas en las cuales se obtiene el número codificado.

Los codificadores pueden ser con prioridad o sin prioridad.

• En los codificadores sin prioridad, solo debe activarse una entrada; de lo contrario, la salida obtenida podría no corresponder al número deseado.
• Cuando se activa más de una entrada en los codificadores con prioridad, la salida binaria corresponde al número de mayor valor activado.

Codificador BCD a 7 Segmentos (CD4511)

El CD4511 es un decodificador BCD a 7 segmentos. Existen dos tipos principales de displays de 7 segmentos con los que interactúa:

• Ánodo común
• Cátodo común

Entradas del CD4511:

• LATCH ENABLE (LE): Este pin, al estar a nivel lógico '0', congela la visualización en el último número indicado, ignorando cualquier variación posterior en las entradas de datos.
• LAMP TEST (LT): Al ingresar un '0' lógico en esta entrada, se encienden todos los segmentos del display, independientemente de las entradas de datos.
• BLANKING INPUT (BI): Al ingresar un '0' lógico en esta entrada, se apagan todos los segmentos del display. Es útil para modular el brillo o apagar completamente el display.

Contador Binario CD4520

El CD4520 es un contador binario. Sus pines principales son:

• Clock (CLK): Entrada de reloj donde se ingresa la señal de pulsos. El contador incrementa su valor con cada pulso.
• Enable (EN): Pin de habilitación. Cuando esta entrada está a nivel lógico '1', el contador comienza a funcionar.
• Reset (RST): Cuando esta entrada está a nivel lógico '1', todas las salidas del contador se restablecen a '0'.

Componentes Fundamentales de un Microcontrolador

Un microcontrolador está compuesto por los siguientes componentes esenciales:

• Procesador o CPU (del inglés Central Processing Unit o Unidad Central de Proceso).
• Memoria de Programa (ROM/Flash): Almacena el código del programa de forma no volátil.
• Memoria de Datos (RAM): Utilizada para almacenar variables y datos temporales durante la ejecución del programa.
• Líneas de Entrada/Salida (E/S): Permiten la comunicación del microcontrolador con periféricos externos.
• Módulos de Periféricos Integrados: Incluyen temporizadores, puertos serie y paralelo, Conversores Analógico/Digital (CAD), Conversores Digital/Analógico (CDA), entre otros, para interactuar con el entorno.

Arquitecturas de Procesadores

Existen tres tipos principales de arquitecturas de procesadores:

• CISC (Complex Instruction Set Computer - Computador de Juego de Instrucciones Complejo): Disponen de un repertorio de instrucciones amplio (más de 80), algunas de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo múltiples ciclos para su ejecución. Una ventaja de los procesadores CISC es que ofrecen instrucciones complejas que actúan como macros, simplificando la programación a nivel de ensamblador.
• RISC (Reduced Instruction Set Computer - Computador de Juego de Instrucciones Reducido): En estos procesadores, el repertorio de instrucciones es muy reducido y las instrucciones son simples, ejecutándose generalmente en un solo ciclo de reloj. La ventaja de esta arquitectura es que la sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador, logrando mayor eficiencia.
• SISC (Specific Instruction Set Computer - Computador de Juego de Instrucciones Específico): En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es "específico", es decir, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista, optimizando el rendimiento para esa tarea particular.

Conceptos de Memoria en Microcontroladores

• La memoria RAM es una memoria volátil, lo que significa que los datos se pierden al desconectar el equipo. Se destina a guardar las variables y los datos temporales. Los microcontroladores suelen disponer de capacidades de RAM comprendidas entre 20 y 512 bytes.
• La memoria está organizada en pequeñas unidades llamadas registros. Cada registro puede almacenar un dato.
• Dentro de la memoria, cada registro se identifica mediante un número único, denominado dirección de memoria, que generalmente se expresa en formato hexadecimal.