Microcontroladores: Identificando los terminales de conexión.

¡Bienvenidos nuevamente a mi blog!

En esta oportunidad vamos a seguir avanzando en el tema de los microcontroladores centrando este artículo en la descripción externa del mismo, identificación y funciones de los pines de conexión también conocidos como terminales.

Aprovecharemos para repasar lo aprendido en el artículo Hoja de datos (DATASHEET) de Componentes y compararemos un diagrama de un circuito integrado con terminales predefinidos y un microcontrolador estableciendo las diferencias claras entre ellos.

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Vamos a iniciar con algo simple y fácil, supongamos que hemos creado un diseño usando Logica Combinacional, cuando creamos el diseño en un ordenador las compuertas se presentan como independientes para facilitar el diseño, pero estas vienen en encapsulados que traen varias compuertas logicas y a diferencia de un diagrama esquemático donde definimos las compuertas de forma simbólica en el integrado no veremos estos simbolos por ningún lado.

Nuestro diseño consiste en un bombillo que puede encender por dos condiciones cualesquiera, esto sugiere una operación OR de dos entradas y podríamos representar un circuito esquemático que satisface la propuesta.

Si comenzamos a realizar nuestro diseño desde el diagrama anterior en un simulador sería muy fácil saber donde conectar cada entrada y donde conectar la salida, podríamos representar las condiciones de entrada con un par de interruptores, nuestra salida con un LED y simularlo, elijo el LED para efectos del simulador porque las compuertas TTL manejan 5VDC que son suficientes para encender un LED así que lo usamos sin problemas añadiendo una resistencia para limitar la corriente de salida.

Hasta aquí todo es genial, creamos nuestro diseño y lo simulamos obteniendo buenos resultados, la salida se activó al obtener un 1 por una de sus entradas (CONDICIÓN 2 SW2 cerrado). Hacemos nuestro pedido para crearlo en físico y hacer la misma prueba, pedimos nuestro integrado 74LS32 que corresponde a la compuerta OR.

Cuando recibimos nuestro paquete resulta que consiste en un pequeño bloque negro con codigos escritos en él y 14 terminales de conexión, de inmediato algo no cuadra, mi compuerta tiene solo 3 terminales pero el componente que me enviaron tiene 14, de momento no sabría donde conectar las condiciones de activación y la señal de activación.

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Es aquí cuando necesitamos apoyarnos del DATASHEET, así que buscamos la documentación con el código escrito en el componente que para nuestro caso es 74LS32 y en el datasheet obtendremos una imagén en la cual se representa de una forma muy clara la identificación y función de cada terminal.


Datasheet

Teniendo nuestro Circuito Integrado y el diagrama interno que representa los terminales de conexión sería mucho más sencillo implementar nuestro diseño, pero se deben identificar a que número corresponde cada Pin y de esta forma evitar conectar en el pin 14 lo que debería ir en el Pin 7. Podemos guiarnos por la muesca que trae el componente, si la situamos a la izquierda como la imagen suministrada por el DATASHEET todos los pines se corresponderan.

El datasheet nos brinda la imagen con un dibujo interno para el componente, se trata de 4 Compuertas OR, en nuestro diseño necesitamos solo una así que podemos elegir cualquiera de ellas, es importante señalar que 2 entradas estan relacionadas con una única salida, por ejemplo el pin 3 es la salida asociada a las entradas 1 y 2, aunque el pin 11 también es una salida no responde al pin 1 y dos sino al 12 y 13. Otro dato importante es que no hay forma de hacer cambios en las entradas y salidas, el pin 1 es la entrada de la primera compuerta cuya salida es el pin 3 y esto no puede cambiarse de ninguna forma.

4 compuertas de 3 terminales nos dan 12 Pines, los otros dos pines VCC Y GND son termilaes para alimentar el componente, recordemos que los componentes son activos cuando necesitan alimentación extra, en este caso aunque pueden entrar 5V por cualquiera de los pines de entrada no se usaran para alimentar el componente sino como una señal independiente, si el componente no es alimentado no podrá funcionar aunque entren tensiones por los demás pines.

Se podría decir de este integrado que tiene 12 terminales de operación de los cuales 8 son entradas y 4 son salidas, además posee dos terminales para alimentación, terminales que son necesarios para que el componente pueda ejecutar sus funciones. Ahora veamos un diagrama de identificación de un controlador fabricado por MICROCHIP modelo 16F84.

DATASHEET

A diferencia del 74LS32 este integrado no presenta ningún dibujo representativo de sus pines, es decir, no hay dibujado un circuito interno que explique la función de cada pin. Podemos ver que tiene 18 pines y podríamos proceder con su identificación física usando el mismo método (la muesca de guía). También se pueden notar el pin 5 y el pin 14 como terminales para alimentar el componente, es decir, la energía que le permite al componente operar.

Respecto a los demás terminales podemos notar que para esta representación todos los pines están representados a parte de su nombre, por una flecha con una dirección entrando, saliendo o bidireccional, las que indican entrando son funciones propias del microcontrolador que no deben ser cambiadas en cuanto a función, las que son bidireccionales significa que pueden ser configuradas como entradas o como salidas, también se puede notar que existen pines con doble función tal como el pin 6 por ejemplo que dice RB0/INT, significa que ese PIN puede trabajar como RB0 o como INT según elija el programador.

Los Pines 15 y 16 se usan para añadir un cristal resonador que puede controlar la frecuencia del reloj aunque algunos tienen disponible un reloj interno, esta frecuencia determina la rapidez con que se ejecutan las instrucciones ya que el tiempo de ejecución de las mismas depende de 4 ciclos del reloj, mientras mayor sea la frecuencia más rapido transcurren estos ciclos.

MCLR conocido como reseteo maestro (MASTER CLEAR) es un pin exclusivo para resetear el programa, el reset puede hacerce de muchas formas basadas en códigos dentro del programa pero este pin no necesita ser incluido en el código, solo colocar un 1 lógico ahí reiniciará el programa.

Respecto a los demás pines podemos notar que estan identificados como RA y RB seguidos de números, desde RA0 hasta RA3 podemos encontrar un puerto llamado PORT A y está conformado por 4 bits; RA0, RA1, RA2, RA3. Aunque cada bit puede ejecutar funciones independientes todos estos son controlados por el mismo bloque, por lo tanto se configuran juntos como entradas o como salidas, es decir si elijo usar el PORTA como entrada de datos todos sus pines seran entradas.

De la misma forma funciona el PORTB con la diferencia que este es de 8 bits, estos puertos tambien se pueden usar para fines de comunicación con otros perifericos.

Existen pines con funciones especiales como el caso de RB0/INT que puede ser configurado como INT lo cual representa que cuando haya un cambio de estado en ese pin ocurrirá una interupción en el programa, esta interrupción correrá una subrutina, por ahora esto puede sonar confuso porque aun no nos adentramos en el tema de programación pero se aclarará más adelante.

He escogido el PIC16F84 por ser práctico y simple, sin embargo veremos otros chips más potentes con mas de dos puertos y muchas más funciones, pero vamos paso a paso porque cada detalle que podamos comprender es importante.

Por ahora creo que he abarcado un contenido lo suficientemente amplio para seguir comprendiendo y avanzando en el tema, igual queda la sección de comentarios para que puedas dejar tus dudas e inquietudes y con gusto buscaremos aclararlas.

Artículos relacionados.

Lecturas recomendadas

  • José M. Angulo Usategui, Ignacio Angulo Martínez, Microcontroladores PIC: Diseño práctico de aplicaciones (primera parte)
  • Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Sistemas digitales: principios y aplicaciones
  • Albert Paul Malvino, Principios de electrónica, Sexta edición.
  • Robert L. Boylestad, Electrónica: Teoría de Circuitos.
  • Timothy J. Maloney, Electrónica Industrial, dispositivos y sistemas.
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