ANTECEDENTES HISTORICOS DEL PIC

A partir de 1970, el panorama de la electrónica cambió radicalmente cuando apareció en el mercado un nuevo supercomponente:El Microprocesador. Esto introdujo un concepto novedoso que en la actualidad se conserva y refuerza cada vez más, el de la lógica programada. Antes de los microprocesadores, los circuitos electrónicos se diseñaban para una función específica la cual no podía modificarse sin cambiar físicamente las conexiones, osea, el número y la cantidad de los diferentes elementos que los formaban a lo cual se les llamó la lógica cableada.

   Consolidadas  las técnicas digitales de los años 60, se creó entonces la necesidad de profundizar en el estudio y desarrollo de las aplicaciones para los microprocesadores y la programación en lenguaje de máquina o assembler. Fué la época de oro del 8080, el 8086, el Z-80, el 6809, el 6502, el 68000 y otros microprocesadores, utilizados como circuitos centrales en las aplicaciones de control.

   En 1980, aproximadamente, los fabricantes de integrados iniciaron la difusión de un nuevo circuito con aplicaciones para control, medición, e instrumentación, al que llamaron "microcomputador de un solo chip" o, de manera más exacta y concisa: microcontrolador.

Evolución histórica de los Microprocesadores

   Dentro de los anales de la electrónica esta el año de 1970 como la fecha de invención del microprocesador.  Con el microprocesador se inició una nueva era de desarrollo de la industria de las computadoras y de la electrónica, la cual hasta el presente ha ido evolucionando con una velocidad que aún sorprende incluso a los visionarios más futuristas. Nadie en esa época se imaginaba el impacto tan grande que causaría este desarrollo en la vida del hombre moderno.

   Sin duda la senda la abrió el invento del tubo de vacío por Lee De Forest a comienzos del siglo, basado en el descubrimiento de un fenómeno llamado "Efecto Edison". Este dispositivo hizo posible la radio, la telefónia inalámbrica, etc., e impulsó el desarrollo comercial e industrial de la electrónica. Inclusive las primeras computadoras eran fabricadas con tubos de vacío. Luego vino la revolución del transistor, desarrollado en los laboratorios de Bell Telephone en 1948 y utilizado a partir de 1950 a escala industrial, con su inclusión en la fabricación de todo tipo de aparatos.

El microprocesador es: El máxino exponente de la etapa siguiente al transistor; la tecnología de los Circuitos Integrados.

    El concepto de circuito integrado, empezó a rondar por los cerebros y mentes prodigiosas de quienes trabajaban en el diseño y fabricación de transistores. El planteamiento fue más o menos el siguiente: si se fabrican transistores en forma individual y luego se tenían que unir siempre de la misma forma entre sí con alambres y con otros componentes ¿Por qué no fabricar de una vez todo el conjunto de material semiconductor y aislante, interconectado internamente para que cumpliera la misma función del sistema total?

    Este planteamiento fue desarrollado en la práctica simultáneamente, pero en forma independiente, por dos empresas muy importantes en la historia de la electrónica.

    En Fairchild dirigía el equipo de trabajo Robert Noyce y en Texas Jack Kilby. La explosión delos circuitos integrados desde el año 1960 hasta la fecha, ha permitido el desarrollo de la electrónica en una forma sorprendente.

    Noyce renunció a la fairchild en 1968 y fundó, en compañía de Gordon Moore y andrew Rock, la empresa Intel en donde se dieron los primeros pasos para el desarrollo del microprocesador. Esta compañía empezó a vislumbrar un gran mercado en el área de las computadoras y su investigación se orientó hacia el reemplazo de los circuitos de memoria magnéticos con núcleo de ferrita, por circuitos de memória basados en semiconductores. La base técnica consistió en el uso de un simple flip-flop como elemento de memoria. Así se creó el primer circuito de memoria tipo RAM llamado el 1103, con una capacidad de 1024 Bits.

    El diseño del microprocesador se inició en un grupo de trabajo de Intel dirigido por Ted Hoff, un brillante ingeniero egresado de la Universidad de Stanford. Todo empezó cuando Intel firmo un contrato con una compañía japonesa (Busicom Corporation) fabricante de calculadoras. Esta quería que se le fabricara un conjunto de circuitos integrados que reemplazan la gran cantidad de componentes que tenían las calculadoras de ese entonces.

    Después de un largo trabajo, se llegó hasta lograr que todo el circuito fuera reemplazado por tres chips, pero estos resultaron ser de un tamaño mayor de acuerdo a los requerimientos. A Hoff se le ocurrío que debía agrupar toda la parte del proceso aritmético y lógico en un sólo circuito y el resto de la calculadora en los otros dos circuitos. Con la intervención de otro diseñador, Federico Faggin, el proyecto se llevó a cabo con todo éxito. A este circuito, de 2250 elementos integrados en un área dee 3 x 4 milímetros, se le llamó microprocesador. También se le dió el nombre de CPU (Central Processing Unit) o MPU (Micro Processing Unit).

    Aunque este circuito tenía ya muchas de las características de una unidad central de proceso integrada, el primer microprocesador en un solo chip, fabricado como tal, fue el 4004 de Intel.

HISTORIA DEL PIC

El microcontrolador es uno de los logros más sobresalientes del siglo XX, Hace un cuarto de siglo tal afirmación habría parecido absurda. Pero cada año, el microcontrolador se acerca más al centro de nuestras vidas, forjándose un sitio en el núcleo de una máquina tras otra, su presencia ha comenzado a cambiar la forma en que percibimos el mundo e incluso a nosotros mismos. Cada vez se hace más difícil pasar por alto al microcontrolador como otro simple producto en una larga línea de innovaciones tecnológicas.

Ninguna otra invención en la historia se ha diseminado tan aprisa por todo el mundo o ha tocado tan profundamente tantos aspectos de la vida humana. Hoy existen 15.000 millones de microchips de alguna clase en uso. De cara a esa realidad, ¿Quién puede dudar que el microcontrolador no sólo está transformando los productos que usamos, sino también nuestra forma de vivir y, por último, la forma en que percibimos de realidad?

El microcontrolador ha eclipsado hasta la revolución industrial. Evolucionando a mayor velocidad que ningún otro invento en la historia, la capacidad del microcontrolador ha aumentado 10.000 veces en los últimos 25 años.

El mayor atributo del microcontrolador es que puede integar inteligencia a casi cualquier artefacto. Se le puede programar para adaptarse a su entorno, responder a condiciones cambiantes y volverse más eficiente y que responda a las necesidades únicas de sus usuarios.

El desarrollo del microcontrolador es un ejemplo palpable del “mejoramiento continuo”.

Un microcontrolador contiene toda la estructura de un sencillo pero completo computador contenidos en el corazón de un circuito integrado. Los resultados prácticos que pueden lograrse a partir de estos elementos son sorprendentes.

De bajo costo, bajo consumo de energía, fácil implementación, es una pieza clave para el desarrollo de la robótica.

La única limitación que tienen las aplicaciones de los microcontroladores actuales está en la imaginación de los desarrolladores, los campos más destacados de los microcontroladores son:

-      Automatización industrial

-      Medidas y control de procesos

-      Enseñanza e investigación

-      Perisféricos para computadores

-      Electrodomésticos

-      Aparatos portátiles o de bolsillo

-      Juguetes

-      Instrumentación

-      Electromedicina

-      Robótica

-      Domótica

-      Sistemas de seguridad y alarmas

Aplicación de los pics

Para explicar el funcionamiento de un microcontrolador nos basaremos en el  PIC16F84A, fabricado por la Compañía Microchip. Es uno de los chips más comunes que se incluye en casi la totalidad de los libros de uso práctico de los microcontroladores PIC.

El microcontrolador contiene todo lo necesario de un computador: Memoria, EEPROM, Temporizadores, Osciladores, puertos de entrada y salida, bus de datos, registros, pilas, etc.

Puerto A (E/S)

RA0    bit 0

RA1    bit 1

RA2    bit 2

RA3    bit 3

Puerto B (E/S)

RB0    bit 0

RB1    bit 1

RB2    bit 2

RB3    bit 3

RB4    bit 4

RB5    bit 5

RB6    bit 6

RB7    bit 7

Alimentación

VDD   +5 Volts

DSS   GND

Reloj

CLKIN / CLKOUT    Cristal de cuarzo, ó malla RC.

Para funcionar el PIC sólo requiere +5 Volts de alimentación y un cristal con la frecuencia adecuada, para el caso del PIC 16F84 acepta 4 y 20 MHz.

El ahorro de componentes es tal que hasta la conexión de diodos LED y displays 7 segmentos se hace directa, no requiere resistencias para limitar la corriente, el PIC lo tiene interno. Incluso hay versiones más pequeñas de 8 pines que ni siquiera requieren un oscilador, viene includo en el mismo chips.

Un ejemplo de la aplicación de un PIC 16F84.

Esta aplicación puede tener muchas aplicaciones, todo depende de la programación que llevará el microcontrolador. Un circuito con un solo chip comandando 4 displays

reduce bastante el costo de fabricación, además cuenta con la gran ventaja de ser una aplicación “actualizable”, en la que se pueden hacer mejoras al programa cuantas veces quieras sin tener que cambiar la circuitería como ocurría con los circuitos digitales de puertas lógicas.

Los pulsos de reloj (pines 15 y 16) son muy importantes si se van a realizar aplicaciones con medidas de tiempo precisas, como medición o generaciones de pulsos del órden de los microsegundos. Si los tiempos no son tan importantes se puede optar por una solución más económica, malla RC (Resistencia y condensador).

La comunicación serial es otra característica de los PIC, mediante una interface transistorizada es posible conectar nuestra aplicación al puerto serial de un computador. Puede ser muy util para desarrollar un software de control, registro de datos, etc.

Una pantalla de LCD fácilmente se conecta directa a un microcontrolador, tal como en la comunicación serial el juego de comandos de programación tiene incluído el manejo de una pantalla LCD.

Este ejemplo es un termostato electrónico, una el PIC16F870 que tiene la característica de configurar 4 entradas análogas (0 a 5 Volts), internamente el conversor A/D trabaja con resolución de 8 bit (255 pasos), unos 0,019 Volts si se toma como escala los 5 Volts. La conexión del LCD es directa al PIC.