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DISEÑANDO CON PICS MICRO 1 INTRODUCCIÓN A LOS MICROS por ING PICERNO 
1.1 INTRODUCCIÓN
Empecemos explicando porque los reparadores de TV deben estar al tanto de los avances del mundo de los microprocesadores y memorias.
El servicio técnico de TVs es cada día más complejo y no porque los aparatos sean mucho más complejos que antes sino porque los fabricantes, con toda premeditación, entregan una información absolutamente intrascendente.
Es evidente que la tendencia es hacia los TV monoplaquetas lo cual perjudica al reparador que antes se guiaba por las indicaciones de los conectores, en donde encontrábamos por lo menos las tensiones de fuente y los pares LVDS.
Además la plaqueta T-COM se fusionó con la main formando una plaqueta que cuelga de la pantalla. Solo hay un flex entre la plaqueta fuente y la plaqueta "única" y en los últimos modelos de UHD ya está integrada la fuente a la plaqueta única y no podemos identificar ni las tensiones principales de fuente, mirando las plaquetas.
Si quieren hacer un monoplaqueta que lo hagan pero es obligación que entreguen el manual correspondiente, porque sino están cometiendo un delito llamado "explotación de un mercado cautivo" que está severamente penado por las leyes del comercio internacional. El fabricante puede ganar con la venta, pero no con la postventa.
¿Que será lo próximo? que el TV tenga la tapa pegada y este lleno de algún adhesivo imposible de disolver. Para resolver esto se requiere que todos los países compradores se pongan de acuerdo en que los productos deben ser reparables y eso se ve bastante lejano.
¿Esto significa que puede llegar a desaparecer nuestra profesión de reparadores? No, porque la electrónica no solo sirve para hacer TVs o equipos de audio. Pero debemos estar preparados para tener que cambiar de producto e inclusive pasar de reparar a fabricar para ganarse la vida.
Seguramente el lector estará pensando; para que fabricar algo si los Chinos lo copian inmediatamente. La respuesta es: hay que fabricar productos que los chinos desprecien, porque requieran un trabajo personalizado y con microprocesadores que no puedan leerse, inclusive con secciones de circuito colocadas para complicar el mismo y que no realicen ninguna tarea efectiva.
Y lo otro es diseñar productos para baja escala de producción. La baja escala de producción es un flagelo para los fabricantes Asiáticos, a los que solo les interesa vender productos con una escala de producción mayor a 100.000 dispositivos diarios
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Habiendo demostrado que es necesario aprender a programar y a fabricar ahora veamos "como hacerlo".
1.2 QUE ES UN MICRO
Por supuesto que no vamos a dar aquí una explicación profunda sino solo lo imprescindible, para explicar luego como se diseña un programa. La síntesis más absoluta de un micro es un dispositivo con patas de entrada y de salida por ejemplo 4 y 4.
FIG.1.2.1 El micro más básico
En cada pata de entrada se puede colocar una señal de tipo digital es decir un pulso o una cadena de pulsos que van desde cero volt hasta un valor máximo (que definiremos más adelante) o una señal digital codificada como las que vemos en la
figura 1.2.2.
Fig.1.2.2 Señal de entrada
El dispositivo recibe señales por lo menos por una pata o hasta por las cuatro y genera en su interior señales eléctricas equivalentes al número binario correspondiente que en este caso es el 010100101010. Recomendamos al lector que repase los conceptos básicos de los diferentes familias de números utilizados en la ciencia matemática, sobre todo de los números binarios, los decimales y los hexadecimales.
Lo importante es que si ingresa una sola señal se obtendrá un binario de una cifra y si entran los cuatro una señal binaria de 4 cifras.
El dispositivo puede operar con estos números, de diferentes modos para realizar las diferentes operaciones matemáticas básicas, o las operaciones lógicas, y luego de realizar esas operaciones mostrar el resultado correspondiente colocando cada una de las salidas, en un valor alto o un valor bajo.
1.3 ALIMENTACIÓN DEL DISPOSITIVO
El nuestro es evidentemente un dispositivo eléctrico y como tal, debe tomar energía eléctrica del exterior de una fuente de CC. La tensión con la cual se alimenta el dispositivo puede tener dos tensiones, 5V para la línea común del fabricante y 3,3V para la línea especial de bajo consumo (o línea verde). Aclaramos que hay líneas especiales que funciona con una tensión de fuente menor aun (hasta hay algunos dispositivos de 1,5V).
Lo más importante es que las tensiones de entradas deben ir de 0 a 5V o de 0 a 3,3V lo mismo que las salidas (a 0V se le asigna el binario 0 y a 5V el binario 1. Si Ud. tiene un valor diferente puede estar seguro que su dispositivo o los circuitos asociados a la pata que tiene ese valor intermedio, funcionan mal.
En la figura 1.3.1 se puede observar un dispositivo alimentado con su correspondiente fuente.
Fig.1.3.1 La alimentación de fuente y masa
1.4 LAS OPERACIONES REALIZADAS POR EL DISPOSITIVO
El dispositivo tal como lo mostramos en la fig.1.3.1 no sabe que operaciones debe realizar con las señales de entrada. Podríamos realizar en su interior un circuito lógico fijo, que realice las operaciones deseadas, pero no sería algo práctico y realizable por el ingeniero, o el técnico, que está desarrollando el equipo, ya que la maquinaria para fabricar un circuito integrado sirve para hacer miles de dispositivo por hora.
El dispositivo debe poseer la capacidad de adaptarse a diferentes operaciones a realizar con los datos, aplicados al puerto de entrada, para obtener las diferentes señales de salida.
Además debería poseer una memoria permanente (EEPROM) en donde estén grabadas las operaciones que debe realizar con las entradas y una unidad aritmética y lógica (ALU) comandada por la memoria. Este dispositivo ya puede recibir el nombre "micro" como una forma reducida del verdadero nombre que sería microprocesador.
Pero ese funcionamiento específico debería poder modificarse para adecuarlo a nuestra necesidad. Es decir que las operaciones comandadas por la memoria y la ALU deben programarse específicamente para cada proyecto de trabajo. Y así surge el concepto de que el micro es una unidad programable y reprogramable, por si se desea utilizarlo para otro dispositivo o simplemente reajustar un parámetro luego de una prueba real.
¿Entonces se requiere una pata especifica de programación para cargar el programa? Cualquier entrada de datos puede transformarse en una entrada de programación. Basta utilizar un dispositivo llamado programador, que prepare al micro con la tensión de fuente y que utilice otra entrada colocando una tensión continua superior a la de fuente, para que el micro reconozca que desea ser grabado y colocar la señal a grabar en una pata de entrada, para que esa señal pase a la memoria y grabe el programa.
De cualquier modo los micros más modernos utilizan una pata especial para grabar o leer. Dicha pata se conecta a 5V para estas operaciones, porque el programador funciona con los 5V obtenidos de la entrada USB de una computadora.
Pero aun faltan dos cosas más para que el dispositivo este completo.
1.5 EL CLOCK Y EL RESET
El micro es un dispositivo dinámico que realiza operaciones constantemente una atrás de la otra. Por lo tanto debe tener un órgano responsable de marcar el ritmo de las operaciones sucesivas llamado clock (reloj). Y como ese ritmo afecta a la precisión del micro, generalmente se construye con un cristal de cuarzo, agregado a dos patas del micro y dos pequeños capacitores que forman un oscilador de RF, que funciona en el rango de 4 a 20 MHz.
El reset es el dispositivo de arranque del sistema. Por lo general el dispositivo arranca cuando se le conecta la fuente, como a cualquier otro circuito electrónico. Pero la ALU de un micro, controla dispositivos contadores cuyo contenido se guarda en una memoria permanente. Eso quiere decir que cuando apagamos el dispositivo los contadores quedan cargados y el funcionamiento del programa se basa en que todos estén indicando cero cuando conectemos el dispositivo a la fuente.
El problema se resuelve con una pata extra llamada "reset" que casi siempre se utiliza en Ingles en los textos, a pesar de que tiene una traducción muy precisa como "restauración" en el idioma Español.
Ahora el encendido del equipo se realiza conectándolo a la fuente y operando luego la tecla "reset" para poner los contadores en cero y así comenzar el programa con los valores correctos en los contadores.
Los fabricantes no se pusieron de acuerdo en cómo hacer el "reset", es decir si con la pata a masa o con la pata a fuente. Cuando el "reset" requiere la pata a fuente se llama "reset" simplemente y cuando se produce poniendo la pata a masa se llama "reset negado" y se representa con un raya superpuesta: Debemos aclarar que como los teclados no tiene la posibilidad de dibujar esa raya en forma directa, también se suele escribir "reset#".
En la figura 1.5.1 se observa el circuito completo con
"RESET" y "CLOK".
Fig.1.5.1 Circuito con "reset" y clock
Observe que el cristal se conecta a las patas llamadas XI (XInput = entrada de cristal) y (XOutput : salida de cristal). El terminal XO es de baja impedancia y puede utilizarse para excitar algún circuito externo que requiera esa señal.
1.6 EL MICRO ENMASCARABLE (MASCABLE en Inglés)
Hasta ahora dibujamos al micro con entradas y salidas separadas y por lo tanto fijas. Pero en el momento actual todos son enmascarables. Es decir que tiene patas que pueden operar como entradas o como salidas de acuerdo a la programación general del micro. En esos casos las patas están indicadas como I/O (de INPUT/OUTPUT = ENTRADA/SALIDA). Ver la figura 1.6.1.
Fig.1.6.1 Micro enmascarable
El micro que dibujamos solo tiene 8 patas de I/O y por lo tanto solo tiene un puerto. Pero es común que en los micros modernos tengan muchas más I/O y entonces se suele a recurrir a utilizar más de un puerto, que se individualizan con letras diferentes; es decir el puerto A, el puerto B, el puerto C, etc.
7.1 CONCLUSIONES
Con esto es suficiente para el primer capítulo de este minicurso, porque ya tenemos una representación global de lo que es un micro moderno.
Por supuesto este es solo el primer paso porque aun no dijimos ni una sola palabra de como se realiza la programación del micro. Intuitivamente sabemos que se diseña el programa en la PC, o se inserta un archivo prediseñado por algún dispositivo externo a la misma y que ese archivo termina dentro del PIC virgen. Pero no tenemos idea de los pasos intermedios y no sabemos cómo se diseña el programa. Ni siquiera sabemos que lenguaje de programación se utiliza y ese es el tema más conflictivo porque los informáticos no quieren enseñar nada sobre el tema y muestran un terrible panorama de años de complicadísimos estudios.
En la próxima entrega vamos a explicar cómo se trabaja hoy en día con el tema, para desmistificar todos los tabúes. La realidad es que ya se hicieron pruebas de diseño, de proyectos completos hasta con alumnos de los primeros años de la enseñanza secundaria y con gran éxito. En estas pruebas se utilizó un sistema de programación por iconos, que luego se unen formando un diagrama en bloques, llamado NIPLE y que es un invento Argentino.
Casi me animo a decir que si Ud. conoce las operaciones matemáticas fundamentales, solo se requiere ser una persona criteriosa para resolver problemas y tener mínimos conocimientos de electrónica.
PROPAGANDA:
Ya está en venta el primer tomo de "La Biblia del PIC con NIPLE" que es la herramienta más idónea para simplificar el tema de los desarrollos de proyectos con microprocesadores.
El primer Tomo de 230 páginas contiene 1 capítulo de introducción y tres proyectos completos con varias variaciones de diseño, que derivan en 9 proyectos finales.
Cada proyecto contiene el circuito del mismo, dibujado en el programa simulador Proteus y/o Multisim con la explicación de para qué sirve cada componente y como se calcula. La simulación del mismo, con explicaciones sobre donde conectar el instrumental y como analizar los oscilogramas y las tensiones continuas.
Luego le damos el dibujo de la plaqueta de circuito impreso y los planos e indicaciones de armado y de carga del programa. En este caso se trata de armar una baliza para automóvil o moto.
En cada proyecto de cualquier tomo, vamos a seguir el mismo criterio con respecto a las facilidades que le entregamos para armar los proyectos completos.
El segundo proyecto del tomo 1 es uno del más buscados por aficionados, estudiantes y reparadores, porque tiene todas las explicaciones para armar un programador de PICs y memorias, en 4 versiones distintas, para que el lector arme la de su gusto; con zocalo de cero esfuerzo conectable por una manguera. De plaqueta única, o de grabación sin desconectar el PIC (o la memoria) del circuito.
El tercer proyecto es un proyecto de múltiple uso, porque con él se puede armar: Un secuenciador con tres modos de barrido para 4 LEDs, para ocho LEDs y para 12 LEDs, con barrido lineal o con solapamiento y por último un oscilador de audio senoidal de 20Hz a 20KHz apto para la reparación y a un costo casi inexistente. Y lo más importante es que explicamos cómo diseñarlo para que Ud. pueda armar un generador diente de sierra o de señal cuadrada, solo cambiando algunos valores de resistencia.
Si vive en la argentina solo ingrese en www.picerno.com.ar busque la caratula de la ultima pagina y pulse en comprar ahora. Podrá pagar por todas las opciones de mercado pago siguiendo las instrucciones de pantalla.
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