Los microcontroladores son pequeños ordenadores en un único circuito integrado. Suelen encontrarse en los electrodomésticos de uso cotidiano, supervisando su rendimiento y controlando su funcionamiento.
El microcontrolador es el cerebro de cualquier sistema de respuesta, desde un termostato hasta un hogar o negocio automatizado: casi cualquier dispositivo con control independiente puede mejorarse con la incorporación de un microcontrolador.
Los microcontroladores existen desde hace décadas, pero recientemente han ganado popularidad como dispositivos del «Internet de las cosas» debido a su tamaño compacto y su bajo coste. La versatilidad de estos circuitos los hace útiles en casi cualquier aplicación que requiera un rendimiento rápido, una sincronización precisa y un espacio de memoria limitado.
Índice de contenidos
¿Qué puede hacer un microcontrolador?
Lo primero que hay que saber sobre los microcontroladores es que pueden hacer lo que uno quiera. Las aplicaciones de esta tecnología son muy diversas, desde un termostato que vigila y controla la temperatura de un edificio hasta un dispositivo que controla la presión arterial y el ritmo cardíaco. La clave para seleccionar un microcontrolador es determinar las funciones específicas que quiere que realice su dispositivo. Una vez identificadas estas funciones, encontrar el microcontrolador adecuado es en gran medida una cuestión de adecuar las características de funcionamiento del dispositivo a los requisitos de la aplicación. A la hora de seleccionar un microcontrolador hay que tener en cuenta muchos factores, como la frecuencia de funcionamiento del dispositivo, la memoria disponible y el tipo y número de componentes externos necesarios. Al evaluar los dispositivos, tenga en cuenta que estas especificaciones pueden variar significativamente de un fabricante a otro, así que asegúrese de comparar los dispositivos y elegir el que mejor se adapte a los requisitos de su aplicación.
¿Qué es un PIC?
Un PIC es un tipo de microcontrolador. Es un dispositivo de 16 bits de propósito general con una amplia gama de aplicaciones en muchas industrias diferentes. Un microcontrolador PIC puede ser programado para realizar cualquier número de funciones requeridas por la aplicación en la que se está utilizando. Además de su flexibilidad, el PIC es también relativamente fácil de programar en muchos casos. Hay varios tipos de PIC disponibles, pero todos funcionan con los mismos principios básicos. Un microcontrolador PIC utiliza una variedad de componentes, incluyendo puertas lógicas, temporizadores y varios tipos de circuitos, para realizar las funciones para las que se le programa.
Arquitectura y funcionamiento del microcontrolador
Los microcontroladores son simples por diseño. No necesitan mucha memoria porque no tienen que hacer mucho. En lugar de ejecutar instrucciones de lenguaje de programación de alto nivel, procesan una serie de instrucciones de lenguaje de máquina de bajo nivel. Ésta es la base de la arquitectura de los microcontroladores. Sin embargo, para aumentar el rendimiento, los fabricantes suelen añadir elementos especializados a la arquitectura, creando así diferentes tipos de microcontroladores. El chip utilizado en el dispositivo puede estar diseñado para hacer algo especial: procesar señales analógicas, controlar hardware externo o tener un temporizador de vigilancia incorporado para reiniciar el chip en caso de que se bloquee debido a una programación defectuosa. La arquitectura del chip puede ser fija o programable, lo que permite reconfigurar el dispositivo para diferentes aplicaciones.
Tipos de microcontroladores
Hay varios tipos de microcontroladores disponibles, cada uno con diferentes características y capacidades. El tipo de microcontrolador utilizado dependerá de los requisitos de la aplicación, pero hay algunas directrices generales que pueden ayudarle a seleccionar el dispositivo adecuado. Los factores más importantes que hay que tener en cuenta al seleccionar un microcontrolador son su frecuencia de funcionamiento y la cantidad de memoria disponible. Los requisitos de la aplicación determinarán la frecuencia de funcionamiento, pero normalmente es mejor seleccionar un dispositivo que funcione lo más lentamente posible sin dejar de cumplir los requisitos. Si selecciona un dispositivo de alta frecuencia y luego descubre que no cumple los requisitos, tendrá que cambiar el dispositivo o modificar la aplicación. La cantidad de memoria disponible en el dispositivo dependerá del fabricante. Un dispositivo con más memoria podrá realizar funciones más complejas, pero también puede ser más caro. Es importante seleccionar un dispositivo que tenga suficiente memoria para realizar las funciones deseadas sin necesidad de utilizar elementos de programación externos como memorias flash, EEPROMS o EPROMS.
¿Dónde se utilizan los microcontroladores?
Los microcontroladores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones. Se han utilizado en muchas industrias diferentes y han demostrado ser fiables y eficaces en casi cualquier aplicación.
- Automoción – Los microcontroladores se utilizan en muchas aplicaciones de automoción. Se utilizan habitualmente en los modernos sistemas de gestión del motor para controlar la inyección de combustible y la sincronización del encendido. También pueden encontrarse en otros sistemas de a bordo, como los sistemas de control de la transmisión.
- Industria – Las aplicaciones industriales son otro de los usos más populares de los microcontroladores. Se utilizan en una gran variedad de sistemas diferentes, como la supervisión y el control de máquinas, el control de procesos y la adquisición y el análisis de datos.
- Consumo – Los microcontroladores se utilizan cada vez más en dispositivos de consumo. Es habitual encontrarlos en electrodomésticos y otros dispositivos controlados por un chip informático.
- Comunicaciones – Los microcontroladores se utilizan en aplicaciones de comunicaciones, especialmente en sistemas de comunicaciones por radiofrecuencia. Se utilizan tanto en redes informáticas como en equipos de radiocomunicación.
- Automatización del hogar – Los microcontroladores se utilizan cada vez más en los sistemas de automatización del hogar. Suelen utilizarse en sensores y otros dispositivos que sirven para controlar y supervisar los sistemas de una casa.
- Medicina – Los microcontroladores se utilizan en muchas aplicaciones médicas, desde equipos hospitalarios hasta dispositivos médicos implantados.
- Militar – Los microcontroladores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones militares, como sistemas de armamento, sistemas de control de vuelo y sistemas de sensores.
Ventajas del uso de microcontroladores
El uso de microcontroladores tiene una serie de ventajas. Tienen unos requisitos de energía extremadamente bajos, lo que los hace ideales para aplicaciones alimentadas por baterías. También tienen tiempos de respuesta rápidos, lo que los hace adecuados para aplicaciones integradas que requieren control en tiempo real. Otra ventaja del uso de microcontroladores es su capacidad de ser programados para realizar una amplia variedad de funciones. A menudo son capaces de realizar tareas complejas que serían muy difíciles o imposibles de hacer con componentes discretos. Esto los hace ideales para aplicaciones que requieren soluciones personalizadas. Los microcontroladores también están disponibles en una amplia variedad de paquetes diferentes, lo que facilita la personalización de una aplicación para adaptarse a una necesidad específica. Otra gran ventaja de los microcontroladores es su bajo coste. Están disponibles en paquetes pequeños que facilitan su montaje en una gran variedad de aplicaciones. También son relativamente baratos en comparación con muchos otros tipos de sistemas.
Limitaciones de los microcontroladores
Los microcontroladores tienen muchas ventajas, pero también tienen algunas desventajas. Su capacidad de ser programados para realizar muchas funciones diferentes los hace muy versátiles, pero también dificulta la resolución de problemas. Si un circuito no funciona correctamente, puede ser muy difícil averiguar por qué, porque el problema puede deberse a un programa defectuoso o a un problema de hardware. Además, las aplicaciones complejas pueden requerir un gran número de microcontroladores, lo que puede resultar caro. Otra desventaja de los microcontroladores es su falta de lenguajes de programación de alto nivel. Dado que procesan instrucciones de lenguaje de máquina de bajo nivel, puede ser difícil realizar cambios en un programa o depurar problemas de hardware. También es importante seleccionar el tipo de microcontrolador adecuado, ya que varían mucho en términos de rendimiento y funcionalidad. Esto puede dificultar la búsqueda del dispositivo adecuado para una aplicación específica, ya que hay muchas opciones disponibles.
Microcontroladores en IoT
La simplicidad de los microcontroladores facilita su uso en dispositivos IoT, como enchufes inteligentes, sensores de humedad y otros dispositivos sencillos. Sin embargo, los dispositivos complejos suelen requerir más memoria y potencia de procesamiento, lo que puede dificultar el encaje de los circuitos necesarios en un dispositivo compacto. Para superar estos retos, muchos microcontroladores están diseñados para funcionar con una cantidad mínima de circuitos externos. Por ejemplo, un simple microcontrolador puede utilizarse para controlar el estado de un interruptor o sensor y consumir menos de 100mw. Para utilizar un microcontrolador en un dispositivo, es necesario programarlo con un programa de software adecuado. Estos lenguajes de programación están diseñados para la lógica de alto nivel y la legibilidad humana, lo que facilita la escritura de aplicaciones complejas y la depuración de problemas cuando surgen.
¿Qué es Arduino?
Arduino es un popular microcontrolador de código abierto utilizado para una gran variedad de proyectos. Es fácil de usar y programar, por lo que es adecuado para personas con poca experiencia en electrónica o programación. Normalmente, una placa Arduino se utiliza para formar un dispositivo IoT, como un termostato, una cerradura de puerta inteligente o un router de red inalámbrica. Las placas Arduino se programan utilizando un lenguaje similar a C/C++ desarrollado por Arduino. Este lenguaje es lo suficientemente sencillo para que los principiantes lo entiendan y utilicen, pero lo suficientemente potente para crear complejos dispositivos IoT. La popularidad de Arduino hace que sea fácil encontrar recursos, piezas y otras personas interesadas en los mismos tipos de proyectos. Las placas Arduino también son fáciles de empezar, son relativamente baratas y fáciles de montar por uno mismo.
¿Qué es el IDE de Arduino?
El Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) es el software que se utiliza para escribir los programas de Arduino. Para escribir código para el Arduino, necesitas uno de estos IDEs. Hay varias opciones disponibles, entre ellas – Visual Micro: Una herramienta de programación gratuita y de código abierto que puede utilizarse para programar placas Arduino, microcontroladores PIC y microcontroladores AVR. – Arduino: El entorno de programación oficial de Arduino. – Atmel Studio: Un IDE que se utiliza principalmente con los microcontroladores Atmel AVR. También puede utilizarse para programar placas Arduino.
Proyectos que se pueden hacer con Arduino
- Hacer un sistema de alarma: Puedes crear un sistema de alarma con un microcontrolador y algunos sensores simples. Cuando los sensores detectan un evento específico (como la apertura de una puerta), el sistema puede activar una alarma sonora.
- Crea un calendario: Puedes utilizar un microcontrolador para llevar la cuenta de las próximas fechas. Esto puede ser útil si necesitas hacer un seguimiento de las vacaciones de la empresa o si quieres registrar tu ciclo menstrual.
- Construir un sistema de automatización del hogar: Puedes utilizar un microcontrolador para controlar los aparatos de tu casa a distancia. Esto puede ser útil si estás fuera de casa y quieres controlar el termostato u otros aparatos.
- Crea un metrónomo: Los músicos utilizan un metrónomo para llevar el tiempo mientras practican. Puedes utilizar un microcontrolador para crear uno.
- Etc
Ahora ya conoces más acerca de los microcontroladores y sus aplicaciones. No olvides dejar tus comentarios si tienes dudas o sugerencias de algún tipo…
