Conceptos Esenciales de Microcontroladores y Amplificadores Operacionales

Amplificadores Operacionales (AO)

Es un circuito que tiene una alta ganancia de salida y una alta impedancia de entrada.

Principales Registros de un Microcontrolador

Program Counter (PC) - Contador de Programa

• Es un registro de hasta 13 bits cuya función es direccionar toda la memoria de programa o instrucciones.
• El contenido del PC debe ser interpretado como una dirección de la memoria de programa.
• Se incrementa automáticamente.
• Ejemplo: Para una memoria de 8K, es necesario un PC de 13 bits, ya que 2¹³ = 8192 posiciones de memoria. Por lo tanto, el largo del PC dependerá de la cantidad de memoria que tenga el microcontrolador.

Instruction Register (IR)

• Encargado de almacenar la instrucción en curso indicada por el Program Counter.

Stack Pointer (SP) - Puntero de Pila

• Registro de respaldo de direcciones, no accesible para el usuario, de hasta 8 niveles, que tiene el mismo largo que el PC.
• Se comporta como una memoria LIFO (Last In, First Out), es decir, el último dato en entrar es el primero en salir.
• Cada vez que una dirección es ingresada al SP, la dirección previamente almacenada se desplaza al siguiente nivel.
• Su función es respaldar direcciones ante situaciones como:

  Ante una Interrupción:

  • El PC + 1 es almacenado en el SP y luego rescatado mediante la instrucción RETFIE.

  Ante una Llamada a una Subrutina:

  • Al ejecutarse la instrucción CALL, la dirección PC + 1 es almacenada en el SP y rescatada posteriormente mediante la instrucción RETURN o RETLW.

Status Register

Registro encargado de monitorear los estados de la ALU. Cumple las siguientes funciones:

• Es un registro de 8 bits.
  • Los tres bits menos significativos presentan los resultados de las operaciones aritméticas.
• Indica el estado de reset por medio de los bits TO# y PD#.
• Permite seleccionar el banco a acceder en la memoria de registro.

IRP: Bit Selector de Banco para Direccionamiento Indirecto

• 0: Banco 0, 1
• 1: Banco 2, 3

RP1, RP0: Bits Selectores de Banco para Direccionamiento Directo

• 00: Banco 0
• 10: Banco 2
• 01: Banco 1
• 11: Banco 3

TO: Bit Time-Out

• 1: Después del Power-Up y por ejecución de las instrucciones CLRWDT o SLEEP.
• 0: Ha ocurrido un Time-Out del WDT.

Z: Bit de Cero

• 1: El resultado de una operación aritmética o lógica es cero.
• 0: El resultado de una operación aritmética o lógica no es cero.

DC: Bit Carry/Borrow (Dígito de Acarreo/Préstamo)

• 1: Carry en los 4 bits LSB (Least Significant Bit).
• 0: No hay Carry en los 4 bits LSB.

C: Bit Carry/Borrow (Acarreo/Préstamo)

• 1: Carry en los 4 bits MSB (Most Significant Bit).
• 0: No hay Carry en los 4 bits MSB.

Osciladores

• RC (Resistor/Capacitor): 0-4 MHz
• LP (Low Power Crystal): 5-200 KHz
• XT (Crystal/Resonator): 100 KHz - 4 MHz
• HS (High Speed Crystal/Resonator): 4-20 MHz

Consideraciones Adicionales sobre Microcontroladores PIC

• En los PIC 16F877A, 16F876A, 16F874A, la memoria de programa está dividida en bancos de 2 kilopalabras cada uno.
• Los PIC16C/FXX tienen un PC de 13 bits que les permite direccionar desde 1K hasta 8 kilopalabras de memoria de programa.
• El PC está dividido en dos partes:
  • El byte LSB se llama PCL<0:7> y los bits restantes son llamados PCH<8:12>.
• El PCH no es accesible directamente, sino de forma indirecta por medio del registro PCLATH.
• El PC apunta a la dirección donde se encuentra la instrucción que la CPU debe ejecutar. Una vez finalizada la instrucción en curso, el PC se incrementa automáticamente en 1 para apuntar a la siguiente instrucción.
• El PC siempre apunta a una posición de la memoria de programa. Por lo mismo, si es afectado por alguna instrucción, la CPU ejecutará la instrucción que el PC le indique.
• Gama Baja: PIC12CFXXX y PIC16C5X con instrucciones de 12 bits.
• Gama Alta: PIC17XXX con instrucciones de 16 bits.
• Un microcontrolador es un sistema cerrado, contiene un computador completo de prestaciones limitadas y no se puede modificar.
• Un microprocesador es un sistema abierto, se puede construir un computador con las características que se deseen, acoplando los módulos necesarios.

Fórmulas de Amplificadores Operacionales

Amplificador Inversor:

V_sal = -V_ent * (R2/R1)

Amplificador No Inversor:

V_sal = V_ent * (1 + R2/R1)