Taller de Microprocesados

1) Estudie y explique la Ley de Ohm.

Qu es?

El enunciado actual de la Ley de Ohm es:

La corriente elctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia elctrica.

donde I es la corriente elctrica, V la diferencia de potencial y R la resistencia

elctrica.

Por supuesto, la Ley de Ohm puede ser reorganizada de tres maneras vlidas y

equivalentes.

2) Oscilador Xtal

Un oscilador a cristal es un oscilador armnico cuya frecuencia est determinada por un

cristal de cuarzo o una cermica piezoelctrica.

Funcionamiento:

El cristal de Cuarzo tiene una extraa propiedad llamada Piezoelectricidad, que consiste en que si se somete a una presin mecnica, se comprime algo y se carga de electricidad y viversa, si se cargas de electricidad, se expande algo y genera una fuerza mecnica. Si se hace un condensador (dos placas conductoras situadas frente a frente) utilizando como dielctrico (lo que queda en medio de las plascas) una lmina de cuarzo, al cargar dicho condensador el cuarzo se deforma, y al retirar la carga vuelve a su estado primitivo y devuelve la carga.

Esto repetido es una oscilacin elctrica por parte del condensador y mecnica por parte del cuarzo. La frecuencia a la que se produce depende de sus dimensiones y la actividad propia del cristal, que como son muy constantes resulta muy estable. Esta es su principal caracterstica frente a otros osciladores: La Estabilidad. Para hacer que el cristal y sus placas oscilen, hay que suministrarle energa, como si fuera un pndulo al que hay que dar un ligero empujn despus de cada batida. Esto se consigue disponiendo el cristal de cuarzo formando parte de la realimentacin de un amplificador.

3) Teclado Matricial

El teclado matricial proporciona una interfaz sencilla de entrada de datos. Sus usos

pueden ser tan variados como aplicaciones que precisen de la introduccin manual

de datos puedan ocurrrsele al diseador. Desde una calculadora, pasando por una

cerradura codificada, un termostato programable, etc.

Cmo funciona?

El principio de funcionamiento es sencillo y es similar a lo que haramos para

multiplexar leds o dipslays de 7 segmentos. El programa configura el puerto B del

PIC de la siguiente forma: RB4 a RB7 funcionan como salidas y la otra mitad (RB0-

RB3) como entradas. Las filas (horizontal) del teclado matricial se conectan a los

bits ms significativos que funcionan como salidas, mientras que las columnas

(vertical) se conectan a los bits menos significativos del puerto que funcionan como

entradas con resistencias pull-down. Cualquier tecla que se oprima en una columna

causar que uno de los bits menos significativos del puerto (RB0 RB3) cambie de

un estado lgico bajo a un estado alto.

Figura 1 Esquema tpico de un teclado matricial de 4 filas y 4 columnas (cedido por Elena Muoz Salinero y Olga Cristina Santos

Martn-Moreno)

4) Display de 7 segmentos

El visualizador de siete segmentos (llamado tambin display) es una forma de

representar nmeros en equipos electrnicos. Est compuesto de siete segmentos

que se pueden encender o apagar individualmente. Cada segmento tiene la forma

de una pequea lnea.

Funcionamiento

El visualizador de 7 segmentos es un componente que se utiliza para la

representacin de nmeros en muchos dispositivos electrnicos, debido en gran

medida a su simplicidad. Aunque externamente su forma difiere considerablemente

de un led tpico, internamente estn constituidos por una serie de ledes con unas

determinadas conexiones internas, estratgicamente ubicados de tal forma que

forme un nmero '8'.

Cada uno de los segmentos que forman la pantalla estn marcados con siete

primeras letras del alfabeto ('a'-'g'), y se montan de forma que permiten activar cada

segmento por separado, consiguiendo formar cualquier dgito numrico. A

continuacin se muestran algunos ejemplos:

Si se activan o encienden todos los segmentos se forma el nmero "8".

Si se activan slo los segmentos: "a, b, c, d, e, f," se forma el nmero "0".

Si se activan slo los segmentos: "a, b, g, e, d," se forma el nmero "2".

Si se activan slo los segmentos: "b, c, f, g," se forma el nmero "4".

Los hay de dos tipos: nodo comn y ctodo comn.

Visualizador de ledes de 7 segmentos, con punto decimal.

5) Circuitos Pull Up and Pull Down

Las resistencias pull up y pull down no son mas que resistencias dispuestas en una

configuracin determinada. Dicha configuracin determina si la resistencia es de

pull up o pull down. Este tipo de configuracin establece un estado lgico a la

entrada de un circuito lgico cuando dicho circuito est en reposo, siendo para pull

up un estado lgico alto y para pull down bajo. De esta forma, se evita falsos estados

producidos por ruido elctrico si dejramos una entrada con un valor indeterminado.

Veamos las configuraciones pull up y pull down, donde Vout se conectara a la

entrada de un circuito lgico:

En la configuracin pull up, cuando el pulsador est en reposo, Vout ser

prcticamente Vcc pudindose considerar como nivel lgico alto. Ahora bien,

cuando se pulsa S1, se deriva toda la corriente a masa, por tanto Vout ser 0v, valor

lgico bajo. Esto mismo ocurre con la configuracin pull down pero a la inversa.

Cuando el circuito esta en reposo, la cada de tensin en R1 es prcticamente 0v

que es la misma tensin de Vout. En ese momento tendremos un nivel lgico bajo.

Al pulsar S1, la cada de tensin en R1 ahora ser Vcc, Vout ser un nivel lgico

alto.

6) Display LCD

Los Display LCD son visualizadores pasivos, esto significa que no emiten luz

como el visualizador o display alfanumrico hecho a base de un arreglo de diodos

LEDs.

Funcionamiento

El LCD modifica la luz que lo incide. Dependiendo de la polarizacin que se est

aplicando, el LCD reflejar o absorber ms o menos luz.

Cuando un segmento recibe la tensin de polarizacin adecuada no reflejar la luz

y aparecer en la pantalla del dispositivo como un segmento oscuro. Seguro que

ms de un lector habr visto este fenmeno en calculadoras, relojes, etc.

El lquido de un display LCD est entre dos placas de vidrio paralelas con una

separacin de unos micrones. Estas placas de vidrio tienen unos electrodos

especiales que definen, con su forma, los smbolos, caracteres, etc. que se

visualizarn.

La superficie del vidrio que hace contacto con el lquido es tratada de manera que

induzca la alineacin de los cristales en direccin paralela a las placas. Esta

alineacin permite el paso de la luz incidente sin ninguna alteracin.

Cuando se aplica la polarizacin adecuada entre los electrodos, aparece un campo

elctrico entre estos electrodos (campo que es perpendicular a las placas) y esto

causa que las molculas del liquido se agrupen en sentido paralelo a este (el campo

elctrico) y cause que aparezca una zona oscura sobre un fondo claro (contraste

positivo). De esta manera aparece la informacin que se desea mostrar.

7) Diodos Led

El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo comn, pero que al

ser atravesado por la corriente elctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios

colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo,

verde, amarillo, mbar, infrarrojo, entre otros.

Funcionamiento

El LED tiene un voltaje de operacin que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente

y la gama de corrientes que debe circular por l est entre los 10 y 20 miliamperios

(mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los

otros LEDs.

Los diodos LED tiene enormes ventajas sobre las lmparas indicadoras comunes,

como su bajo consumo de energa, su mantenimiento casi nulo y con una vida

aproximada de 100,000 horas.

El diodo LED debe ser protegido. Una pequea cantidad de corriente en sentido

inverso no lo daar, pero si hay picos inesperados puede daarse. Una forma de

protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido

opuesto un diodo de silicio comn.

8) Resistencias

Una resistencia tambin llamado resistor es un elemento que causa oposicin al

paso de la corriente, causando que en sus terminales aparesca una diferencia de

tensin (un voltaje).

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia elctrica, disipacin

mxima y precisin o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el

encapsulado dependiendo del tipo de ste; para el tipo de encapsulado axial, el que

se observa en las fotografas, dichos valores van rotulados con un cdigo de franjas

de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del

elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia

(normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La

ltima raya indica la tolerancia (precisin). De las restantes, la ltima es el

multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.

El valor de la resistencia elctrica se obtiene leyendo las cifras como un nmero de

una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en

Ohmios (). El coeficiente de temperatura nicamente se aplica en resistencias de

alta precisin o tolerancia menor del 1%

9) Transistor bipolar. Estados corte y saturacin

El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, que, atendiendo a su fabricacin, puede ser de dos tipos: NPN y PNP.La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Adems, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor.

Estado de Funcionamiento

Saturacin. El transistor permite el paso de corriente desde el colector al emisor. De todas formas esta corriente no puede ser demasiado elevada, ya que la propia corriente calienta al transistor por efecto Joule y si se calienta excesivamente, puede estropearse de forma permanente.

Para un transistor de silicio que se encuentra en saturacin la tensin entre la base y el emisor es de 0,7 V y entre la base y el colector de unos 0,5 V, de donde se deduce que la tensin entre el colector y el emisor ser de unos 0,2 V.

Para un transistor de silicio que se encuentra en corte las corrientes de emisor y de colector son nulas y las tensiones entre la base y el emisor y entre la base y el colector son ambas menores de 0,7 V. Bibliografa

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