Electrónica digital y microprocesadores
GUÍA DOCENTE Curso 2024-25
| Titulación: | Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática | 805G |
| Asignatura: | Electrónica digital y microprocesadores | 643 |
| Materia: | Electrónica |
| Módulo: | Formación obligatoria en tecnología electrónica industrial |
| Modalidad de enseñanza de la titulación: | Presencial | Carácter: | Obligatoria |
| Curso: | 3 | Créditos ECTS: | 6,00 | Duración: | Semestral (Primer Semestre) |
| Horas presenciales: | 60,00 | Horas estimadas de trabajo autónomo: | 90,00 |
| Idiomas en que se imparte la asignatura: | Español |
| Idiomas del material de lectura o audiovisual: | Inglés, Español |
Departamentos responsables de la docencia
| INGENIERÍA ELÉCTRICA | R109 |
| Dirección: | C/ San José de Calasanz, 31 | Código postal: | 26004 |
| Localidad: | Logroño | Provincia: | La Rioja |
| Teléfono: | 941299477 | Fax: | 941299478 | Correo electrónico: | dpto.die@unirioja.es |
Profesorado previsto
| Profesor: | Vicuña Martínez, Javier Esteban | Responsable de la asignatura |
| Teléfono: | 941299484 | Correo electrónico: | javier.vicuna@unirioja.es |
| Despacho: | 111 | Edificio: | DEPARTAMENTAL | Tutorías: | Consultar |
Descripción de los contenidos
- Fundamentos de Electrónica Digital y Microprocesadores.
- Dispositivos y circuitos empleados en la Electrónica Digital y Microprocesadores.
- Estudio de bloques y sistemas empleados en Electrónica Digital.
- Diseño y desarrollo de aplicaciones de Electrónica Digital en el entorno industrial.
Requisitos previos de conocimientos y competencias para poder cursar con éxito la asignatura
Recomendados para poder superar la asignatura.
Tener conocimientos de las siguientes materias:
(494) Sistemas Electrónicos
Los conocimientos más básicos en la electrónica digital tales como:
Sistemas y códigos de numeración, algebra de Boole y funciones binarias y su simplificación, sistemas combinacionales como el decodificador y el multiplexor y sistemas secuenciales básicos, contadores y diseño elemental de máquinas de estado.
Todos estos conceptos son necesarios para una programación de la asignatura en los tiempos señalados y con un carácter más profundo y de tipo programable.
(641) Electrónica Analógica
Para reconocer la tecnología de los sistemas digitales se precisa: Transistores bipolares, transistores FET y circuitos con varios transistores, principalmente enfocados a las tecnologías usadas en sistemas digitales, tales como colector o drenador abierto, etapas de salida y de entrada, consumos, interconexión de familias lógicas.
Contexto
Sobre la base de los conocimientos básicos adquiridos en la asignatura de Sistemas Electrónicos, esta asignatura tiene como objetivo dotar al alumno de capacidad en la gestión y realización de proyectos de diseño de sistemas digitales basados en lógica programable. La asignatura presenta dos amplios temas.
El primer tema cubre el diseño de sistemas digitales incluyendo su desarrollo mediante lenguajes de descripción de hardware (HDL), siendo el objetivo final del tema, la realización de un proyecto real implementado sobre un dispositivo lógico programable FPGA.
El segundo tema trata de dotar al alumno de capacidades en el ámbito de diseño mediante microcontroladores. El objetivo de este tema es que el alumno sea capaz de desarrollar al final del tema una aplicación real basada en un microcontrolador. El contenido del tema trata de conducir al alumno desde el hardware al software que es preciso conocer para el diseño de sistemas microcontroladores.
Durante la asignatura, el alumno deberá analizar y sintetizar varias aplicaciones para resolver problemas planteados, aportar ideas, tomar decisiones y trabajar en equipo para generar resultados que serán expuestos desarrollando así, su capacidad de comunicación.
Esta asignatura parte de los conceptos básicos vistos en la asignatura "Sistemas Electrónicos" de segundo curso.
Esta asignatura es básica y da un soporte necesario para realizar las aplicaciones digitales en cualquiera de las asignaturas que posteriormente debe cursar el alumno.
Competencias
Competencias generales
- O3. Conocimiento en materias basicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
- G1. Capacidad de análisis y síntesis.
- G2. Capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica.
- G4. Comunicación oral y escrita de la propia lengua.
- G5. Comprensión de textos escritos en una segunda lengua relacionados con la propia especialidad.
- G6. Habilidades informáticas básicas.
- G8. Capacidad de aprendizaje.
- G11. Capacidad de adaptación a nuevas situaciones.
- G12. Capacidad para generar nuevas ideas.
- G13. Resolución de problemas.
- G14. Toma de decisiones.
- G15. Trabajo en equipo.
- G19. Habilidad para trabajar de forma autónoma.
Competencias específicas
- E2. Conocimiento de los fundamentos y aplicaciones de la electrónica digital y microprocesadores.
- E5. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos analógicos, digitales y de potencia.
- E6. Conocimiento y capacidad para el modelado y simulación de sistemas.
Resultados del aprendizaje
El alumno
R1. Conocerá y será capaz de explicar los fundamentos tecnológicos y el manejo de los dispositivos empleados en electrónica analógica, digital y de potencia.
R2. Será capaz de simular circuitos electrónicos utilizando los modelos de los dispositivos y bloques operativos.
R3. Será capaz de realizar montaje de circuitos electrónicos y comprobar su funcionamiento.
R4. Será capaz de seleccionar con criterio los dispositivos y módulos empleados en electrónica analógica, digital y de potencia, así como instrumentación electrónica.
R5. Será capaz de manejar con soltura instrumental y equipamiento propio de laboratorios de electrónica.
R6. Será capaz de diseñar etapas de electrónica analógica, digital y de potencia en aplicaciones industriales.
Objetivos de desarrollo sostenible
Temario
Tema1.- Electrónica digital.
- Repaso a los contenidos ya desarrollados en la asignatura Sistemas electrónicos:
- Sistemas de numeración, códigos, funciones lógicas. Formas canónicas. Simplificación de funciones y fenómenos aleatorios. Bloques funcionales combinacionales. Diseño de sistemas digitales combinacionales.
- Realización de sistemas digitales:
- Realización mediante circuitos de función fija. Familias lógicas. Características y parámetros de las familias lógicas. Circuitos integrados LSI y MSI digitales. Dispositivos lógicos programables (PLD). PLD simples, PLD Complejos. Dispositivos de matrices de puertas programables en campo (FPGA).
- Lenguajes de descripción de hardware:
- Introducción y recursos de VHDL. Metodología de diseño, desarrollo y programación. Diseño y descripción mediante VHDL sintetizable de sistemas digitales. Aprendizaje mediante ejemplos de VHDL sintetizable. VHDL para simulación. Bancos de prueba.
- Códigos detectores y correctores de error:
- Detección y corrección de errores. Concepto de paridad y funciones de detección. Códigos detectores de error y correctores de error. Descripción HDL de sistema de comunicación mediante código Hamming: emisor y receptor.
- Bloques funcionales combinacionales:
- Bloques funcionales combinacionales: ecuaciones lógicas, ampliación de bloques, aplicaciones y análisis. Circuitos integrados estándar. Diseño y descripción mediante HDL de: codificadores y decodificadores, multiplexores y demultiplexores, comparadores, generadores de paridad.
- Aritmética binaria:
- Conceptos numeración con y sin signo. Suma, resta. Acarreo. sumadores restadores. Multiplicación y división. Diseño y descripción de circuitos mediante HDL
- Sistemas secuenciales:
- Repaso de conceptos previos de diseño de sistemas secuenciales. Realimentación, Conceptos de sistemas asíncronos y síncronos, biestables, máquinas de estado y topologías. Análisis y síntesis. Diseño e implementación de sistemas secuenciales síncronos. Análisis de sistemas secuenciales.
- Diseño e implementación de sistemas secuenciales síncronos. Análisis de sistemas secuenciales. Descripción mediante HDL. Sistemas anti-rebotes. Interfaces pulsación corta y larga. Otros diseños e implementaciones de sistemas secuenciales síncronos. mediante tablas de memoria y registros, mediante contadores y tablas
- Memorias semiconductoras:
- Clasificación de memorias semiconductoras. Tipos, tecnologías, características y especificaciones. Descripción de dispositivos de memoria mediante HDL.
Tema 2.- Microcontroladores
- Estructura básica de un microprocesador.
- Clasificación y definiciones. Tipos y arquitecturas de microprocesadores. Concepto de microcontrolador. Estructura de un microcontrolador: Memoria de programa, memoria de datos, memoria de configuración, periféricos de memoria integrada no volátil. Bloques y buses característicos: contador de programa, Memoria de pila, Unidad Aritmético Lógica, Registro de estado,
- Instrucciones:
- Conjunto de instrucciones. Tipos de instrucción. Modos de direccionamiento Código de operación y operandos. Ejemplos de ejecución de instrucción. Instrucciones de salto.
- Periféricos del microcontrolador:
- Puertos E/S en paralelo. Configuración y manejo de puertos de E/S. Pulsadores, rebotes de señal. Ejemplos de uso y programación.
- Periféricos contadores y Timers:
Temporizadores disponibles en el micro. El temporizador de vigilancia. WDT Configuración y manejo de temporizadores. Ejemplos de uso y programación.
- Entradas analógicas: Características, configuración y manejo del periférico CA/D integrado. Ejemplos de uso y programación.
- Interrupciones:
- Concepto de interrupción. Fuentes y lógica de las interrupciones. Habilitación global, banderas y enmascaramiento de las interrupciones. Registros de configuración. Tratamiento de las interrupciones. Prioridad de interrupciones. Contexto del programa: salvado y restitución. Borrado de banderas.
- Comunicaciones integradas:
- Comunicación serie asíncrona UART. Configuración, características y Ejemplos de comunicación.
- Comunicación serie síncrona I2C. Características, configuración y manejo de comunicaciones I2C mediante ejemplos de uso y programación.
- Comunicación serie síncrona SPI. Características, configuración y manejo de comunicaciones SPI mediante ejemplos de uso y programación.
- Interfaces externos:
- Displays, Pantallas LCD y teclados. Ejemplos de programación.
Sesiones prácticas del Tema 1:
- Para el desarrollo de las prácticas se utilizará un entorno de desarrollo de lógica programable y un lenguaje de descripción de hardware (VHDL). Se desarrollarán de forma práctica y aplicada los recursos del lenguaje, la metodología de diseño, y el desarrollo y programación de dispositivos programables para la materialización de sistemas digitales.
Sesiones prácticas del Tema 2:
- Para las sesiones de prácticas del Tema 2 se utilizará un entorno de desarrollo de aplicaciones basadas en microcontrolador. Para que el alumnado se familiarice con el proceso y adquiera las competencias objetivo, se desarrollarán inicialmente aplicaciones básicas que harán uso de los recursos más comunes (manejo de interrupciones, uso de periféricos como puertos I/O, temporizadores, comunicaciones, interfaces). En su desarrollo se cubrirán los procesos de edición de los programas, ensamblado, enlazado, simulación y finalmente, programación del dispositivo. Progresivamente, se desarrollarán aplicaciones más complejas que necesiten de búsqueda de información en la documentación del fabricante del microcontrolador seleccionado.
Bibliografía
| Tipo: | Título |
| Básica | Wakerly, John F. "Diseño digital : principios y prácticas" 3ªed. Pearson Educación, [2001] Absys Biba |
| Básica | Roth, Charles H."Fundamentos de diseño lógico". Thomson / Paraninfo, [2004] Absys Biba |
| Básica | Martin cuenca, E., Angulo Usategui, J.M., angulo martínez, I. Microcontroladores PIC. La clave de diseño. Ed. Thomson [2003] Absys Biba |
| Básica | Bates, Martin, "PIC microcontrollers : an introduction to microelectronics" 3rd ed. Elsevier [2011] Absys Biba |
| Básica | Angulo Usategui, J.M., Romero Yesa, S., Angulo Martínez, I. Microcontroladores PIC: diseño práctico de aplicaciones. Segunda parte, PIC 16F87X, PIC18FXXXX. McGraw-Hill [2007-09]
Absys Biba |
| Complementaria | Ibrahim, Dogan. Advanced PIC Microcontroller Projects in C. From USB to RTOS with the PIC 18F Series. Newnes, [2008] Absys Biba |
| Complementaria | Mano M. Morris, Digital design : with a introduction to the Verilog HDL. Pesrson cop. [2013] Absys Biba |
| Complementaria | Etxebarria Isuskiza, M. Microcontroladores PIC: teoría y práctica : el PIC16F88X y el
laboratorio USB-PIC'School: más de 100 ejercicios y proyectos.[2011] Absys Biba |
| Recursos en Internet |
Curso en campus virtual, con recursos propios de la asignatura |
Página de Xilinx, uno de los principales fabricantes de dispositivos lógicos programables, con información, recursos y herramientas de desarrollo. |
Tutorial online sobre el lenguaje VHDL |
Portal con tutoriales, software y revistas técnicas centrado en el lenguaje Verilog. |
Enlace a la página del fabricante de los microcontroladores PIC y AVR. |
Página de importante fabricante de dispositivos lógicos programables con excelentes recursos, información y herramientas de desarrollo. |
Metodología
Modalidades organizativas
Clases teóricas
Seminarios y talleres
Clases prácticas
Tutorías
Estudio y trabajo en grupo
Estudio y trabajo autónomo individual
Métodos de enseñanza
Método expositivo - Lección magistral
Estudio de casos
Resolución de ejercicios y problemas
Aprendizaje cooperativo
Organización
| Actividades presenciales | Tamaño de grupo | Horas |
| Clases prácticas de aula | Reducido | 4,00 |
| Clases prácticas de laboratorio | Laboratorio | 24,00 |
| Clases teóricas y pruebas presenciales de evaluación | Grande | 32,00 |
| Total de horas presenciales | 60,00 |
| Trabajo autónomo del estudiante | Horas |
| - Estudio individual | 50,00 |
| - Elaboración de trabajos e informes | 20,00 |
| - Realización de trabajos relativos a los proyectos de grupo | 20,00 |
| Total de horas de trabajo autónomo | 90,00 |
Evaluación
| Sistemas de evaluación | Recuperable | No Recup. |
| Pruebas escritas | 60% | |
| Informes y memorias de prácticas | 30% | |
| Técnicas de observación | | 10% |
| Total | 100% |
Comentarios
La información detallada del desarrollo de las actividades de la asignatura se refleja en el cronograma orientativo de la misma, disponible en el campus virtual: https://unirioja.blackboard.com
Criterios críticos para superar la asignatura
Para superar la asignatura se deberán alcanzar en la prueba escrita, al menos, un 35% de la calificación correspondiente a cada uno de los dos temas que componen la asignatura. Es decir, deberá obtener un mínimo de 3,5 sobre 10 en la parte correspondiente al tema 1 y un minimo de 3,5 sobre 10 en la parte correspondiente al tema 2. De no ser así, la calificación de la asignatura será de suspenso, con una calificación obtenida del promedio de todos los sistemas de evaluación, truncada a un máximo de 4,5 puntos.
.
Para garantizar la evaluación completa de la asignatura al alumnado que tenga reconocida la dedicación al estudio a tiempo parcial por la Universidad de La Rioja, podrán sustituirse las actividades no recuperables por otras similares en diferente plazo de realización o por otras pruebas de evaluación equivalentes. En todo caso, esta opción se ofrecerá siempre que la causa que concurra para su no realización sea la misma por la que la universidad le concedió el carácter de Estudiante a Tiempo Parcial
Versión: 04/06/2024 14:25:18 - G 2024-25 - 805G - 643
