CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO

En este Capítulo se exponen los antecedentes y las bases teóricas en las cuales se fundamenta la presente investigación, así como la definición de algunos términos básicos y las variables de la misma.

A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

Con respecto al desarrollo de un sistema de visualización de señales digitales a través de un PC, se realizó una búsqueda sobre investigaciones anteriores cuyos resultados y conclusiones contribuirán de manera significativa en la comprensión y culminación de este trabajo de investigación.

Entre los trabajos que se encuentran relacionados con esta investigación sobresalen:

Rodríguez (2001), titulado “Desarrollo de un osciloperturbografo para el hogar mediante una PC”. El objetivo de esta investigación, fue desarrollar un osciloperturbografo para el hogar mediante un computador personal. Este dispositivo permite obtener y almacenar el comportamiento de una señal

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eléctrica, ofreciendo sus bondades en la observación de las perturbaciones que puedan existir en la red eléctrica, el diagnostico y prevención para las perturbaciones eléctricas observadas en el hogar.

De acuerdo a todos los requerimientos la metodología seleccionada fue la de Angulo (1993), por su mayor adaptación a las investigaciones que desarrollan integración entre hardware y software, detalladas en cada una de sus fases: Fase: 1.- Definición de especificaciones del sistema; Fase: 2.- Esquema general del software; Fase: 3.- Ordinograma General; Fase: 4.- Datación entre hardware y software; Fase: 5.- Ordinogramas modulares y codificación de programas; Fase: 6.- Implementación del hardware; Fase: 7.- Depuración del software; Fase: 8.- Integración del ha rdware con el software;

Fase: 9.- Construcción del prototipo obtenido.

Esta investigación se baso principalmente en la de obtener y almacenar la información, para luego compararla con otro valor previamente almacenado con la finalidad de observar su comportamiento, de esta forma se puede decir que este trabajo tiene mucha relación con esta investigación ya que una de las funciones de la tarjeta interfaz es almacenar la información que recibe para luego procesarla al microcontrolador y posteriormente enviarla al computador para ser visualizada.

También se revisó el trabajo de Romero, (2001), titulado “Osciloscopio Digital utilizando el puerto paralelo de un computador personal”. URBE. El objetivo de esta investigación, fue desarrollar un osciloscopio digital utilizando el puerto paralelo de un computador personal. Si bien es cierto que

el osciloscopio es un instrumento de gran uso en investigaciones, su alto costo limita su adquisición y solo algunas instituciones lo pueden costear; con la presente investigación se plantea la alternativa de desarrollo a bajo costo logrando a su vez que sea su manejo más sencillo, además que permite generar nuevos avances tecnológicos en el país.

Según el estudio el puerto paralelo proporciona una comunicación bidireccional de alta velocidad el cual simplifica el hardware diseñado para realizar la conectividad con el dispositivo de control del sistema, en este caso el computador personal, usado para emular las funciones de un osciloscopio digital.

De acuerdo con los requerimientos fue seleccionada la metodología de Angulo (1983), ya que se adapta a investigaciones que contiene integración entre hardware y software, esta conformada en nueve fases: 1.- Definición de las especificaciones, 2.- Esquema general de hardware, 3.- Ordinograma general, 4.- Adaptación entre hardware y software, 5.- Ordinogramas modulares y codificacion de programas, 6.- Implementación del hardware, 7.- Depuración del software, 8.- Integración del hardware con el software, 9.- Construcción de prototipo definitivo y prueba final.

Esta investigación se sustento en la recolección de información acerca de las variables, sus características típicas y aplicaciones. Se diseño el hardware en tres etapas: 1.- Divisor de voltaje, 2.- Conversión Analógica/Digital, 3.- La interfase; y se desarrollo el software que permitió

visualizar las señales a modo de osciloscopio, con la finalidad de interconectar el hardware con el software.

La relación existente entre este antecedente y la investigación es la metodología aplicada por Angulo ya que esta se adapta en la implementación entre el hardware y software dando como resultado una integración entre hardware y software muy óptimo.

El trabajo realizado por Arias y Ostos (2000), titulado “Desarrollo de una tarjeta electrónica para el monitoreo de múltiples señales de corriente directa utilizando un computador personal”. La intención del presente proyecto fue el desarrollo de la tarjeta electrónica para el monitoreo de las señales analógicas de múltiple naturaleza utilizando un computador personal, permitiendo de esta manera obtener una mayor visualización del comportamiento de las señales en cuanto a frecuencia y periodo. Igualmente se busco facilitar el estudio y la supervisión de sistema de control, gracias a la facilidad de visualización del sistema, permitiendo con ello controlar de una manera mas clara dichos proceso.

La investigación se sustento en la teoría de control moderna apoyada por Ogata, y Angulo la cual costa de ocho fases: Fase 1: Definición de las especificaciones; Fase 2: Esquema general del hardware; Fase 3:

Ordinograma general; Fase 5: Ordinigramas modulares y Codificación de programas; Fase 6: Implementación del hardware; Fase 7: Depuración del software; Fase 8: integración del hardware y el software. Se construyo con la selección de los circuitos necesarios que permitirán la obtención. De los

resultados esperados, luego se realizaron las respectivas pruebas del hardware para realizar la integración de este con el software realizando así las pruebas finales del sistema.

En este trabajo se puede observar la gran similitud con respecto a nuestra investigación en lo que se refiere a, la visualización de las señales, a pesar de que no sean de la misma forma, y ambas utilizan el mismo medio para ser visualizadas como lo es la pantalla del computador.

De la misma forma, Mata (2000), titulado” Sistema de visualización de cotas para optimizar el funcionamiento de tornos convencionales caso:

Cameron Venezuela s.r.l”. El siguiente trabajo de investigación, tiene como objetivo la construcción de un sistema de visualización de cotas para optimizar el funcionamiento de tornos convencionales en la empresa Cameron de Venezuela s.r.l. En Maracaibo, Estado Zulia.

Las razones que motivaron la realización de este sistema fue la de la modernizar estas maquinarias, convirtiéndolas en maquinas actualizadas para poder enfrentar las exigencias del mercado nacional e internacional, disminuyendo los costos de mantenimiento, aumentando la productividad, disminuyendo los tiempos mecanizados, evitando piezas rechazadas por estar fueras de las medidas del plano. Esta investigación de tipo descriptiva aplicada, utilizando la entrevista no estructurado para la recolección de la información.

La metodología utilizada para la elaboración de este sistema fue la de Savant, Ruden y Carpeter, estructurando en cinco fases principales. Los

resultados obtenidos para optimizar el funcionamiento de los tornos, ofreciendo a la empresa mayor oportunidad en el mercado.

Ergonómicamente una mejor posición del operador, evitando el desgaste físico, un considerable ahorro en energía eléctrica, como posibilidad de adaptación a otras maquinas en el área de las industrias metal-mecánicas.

Este trabajo tiene como relación ha esta investigación, las variables de estudio, como lo son “sistema de visualización” de tal manera que se pudo tomar algunas referencias conceptuales del mismo.

Peraza (2000), realizó su trabajo “Desarrollo de un sistema de diagnostico de fallas en las tarjetas electrónicas de una pantalla digital”. URBE. Este estudio tiene como objetivo principal, desarrollar un sistema de diagnostico para las tarjetas electrónicas de la pantalla Digital perteneciente a la lotería del Zulia. Según su propósito es una investigación de tipo aplicada, ya que soluciona el problema el problema de la empresa a corto plazo, suministrándole una herramienta para los diagnósticos de las tarjetas, también es un proyecto factible porque es aplicable para las tarjetas electrónicas TEML que conforman la pantalla digital.

Se utilizó una metodología propia, la cual cubre todas las fases que requieren para el desarrollo de un sistema de diagnostico, según Loveday.

En la primera fase se describió el funcionamiento de las TEML, en la segunda fase selecciona el método de diagnostico, en la tercera fase se construyo un prototipo del sistema.

Para el desarrollo del sistema se emplearon dos microcontroladores PIC 16F84, como elementos generadores, receptores y comparadores de las señales de entrada y salida de la TEML. Se empleo un computador personal como interfase grafica del sistema que permite al técnico visualizar los resultados e interactuar con el sistema de diagnostico. Se demostró que con el método de entrada y salida se obtuvieron resultados satisfactorios, ya que se localizaron las fallas de manera precisa y confiable en las TEML, además de cumplir con los requerimientos del diseño.

De este trabajo se pudo tomar como fuente la de utilizar el computador personal como medio de visualización, ya que este posee puertos de comunicación tanto de entrada como de salida.

B. BASES TEÓRICAS.

1. TEORÍA DE SISTEMAS.

El análisis del sistema es una de las actividades mas difíciles de comprender, ya que parte del análisis y diseños de sistemas depende de herramientas, experiencias y situaciones muy difíciles de recrear. A menudo cuando se estudia, se subraya la teoría y se descuidan las aplicaciones.

Según Ogata (1993, p.3), un sistema se define como: combinación de componentes que actuan conjuntamente y cumplen un determinado objtivo.

Un sistema no esta limitado a objetivos físicos.

El concepto del sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos; como los que se encuentran en economía; por lo tanto; el termino sistema hay que interpretarlo como el referido a sistemas físicos, biológicos, económicos y otros.

Los sistemas tienen un significado especial para los analistas y diseñadores, y ese significado guía cada etapa de su trabajo; en el sentido más amplio. Los sistemas son, todo lo que rodea al ser humano, por ejemplo, se sienten sensaciones físicas originadas por un complejo sistema nervioso, un conjunto de partes que incluye el cerebro, espina dorsal, nervios y célula sensitivas especiales debajo de la piel, que trabajan conjuntamente para sentir frió, calor, entre otros.

Con frecuencia no se advierte, pero una empresa también es un sistema.

Sus partes nombres con mercadotecnia, producción, ventas, investigación, embarques, contabilidad y personal. Estos componentes trabajan todos juntos para crear una utilidad que beneficie a los empleados y a los accionistas de la firma. Cada una de estas partes es un sistema en si mismo, el departamento de contabilidad, por ejemplo puede consistir en cuentas por cobrar, facturación, auditoria, entre otros.

Por otra parte, el objetivo de un sistema es la razón de su existencia .Para cumplir sus propios objetivos.

En resumidas cuentas, se puede decir que un sistema típico, esta formado por numerosas y diversas partes cuya comprensión escapa

virtualmente a todas las especialidades de la ingeniería. Más aún, análisis pormenorizado se perdería el punto esencial de que un sistema es untado integrado que realmente excede la suma de sus partes.

En este sentido se comprende que un sistema; no es mas que la unión de un grupo de componentes que trabajan cooperativamente para obtener un objetivo especifico. Dichos sistemas no solo pueden ser diseñados paras trabajar con la parte física; sino también operan con la parte donde los componentes no se ven, pero la cooperación entre ellos es relativamente obvia.

1.1. SISTEMA DE VISUALIZACION.

Hasta el momento no ha sido encontrado una definición precisa que explique el termino sistema de visualización, ya que puede tener diversas connotaciones de acuerdo a la aplicación y funcionamiento del mismo, así para lo que compete a esta investigación se considerará pertinente formular una definición apegada a los alcances de la misma.

Se podría definir como un conjunto de equipos formados por registra- dores e indicadores que permita la recolección de todos los datos producido durante un proceso dado, siendo estos almacenados en forma de registros impresos. Este conjunto de equipos toman datos de los elementos primarios de medición, los cuales pueden ser: radios, analizadores de errores, monitores, entre otros según sea el proceso.

En este sentido, Balcells y Romeral (1998), dicen que un sistema de monitoreo es aquel capaz de visualizar un proceso desde la pantalla del computador. Esta definición posee mucho que ver con esta investigación ya que persigue visualizar un evento en particular.

Es importante acotar que en estos parámetros se puede desarrollar aplicaciones basados en PC, con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envió de resultados a discos e impresoras, para así poder apreciar una mejor manera de los resultados obtenidos. Asimismo, todas estas acciones se llevan a cabo mediante un paquete de funciones que incluye zonas de programación en un lenguaje de uso en general, como los lenguajes C, Pascal, entre otros, lo cual confiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad.

El computador y el monitor son piezas claves de este tipo de sistema, ya que debido a la exactitud en los resultados del proceso y al transmisión de la información en el momento oportuno, el usuario puede tomar medidas correctivas indispensables al instante en que la variable analizada presente algunas anomalías.

2. ANALIZADOR LÓGICO

El surgimiento de los instrumentos de medición para el análisis de circuitos electrónicos, tales como osciloscopio, el multimetro y el analizador

lógico, a contribuido para que esta sea mucho mas fácil de realizar, con ello los diseñadores de hardware cuentan con las herramientas necesarias para poder realizar diseño electrónico de gran calidad y en un menor tiempo.

Actualmente, los instrumentos de medición son muy utilizados no solo por los diseñadores expertos de hardware o por empresas que se dedican al desarrollo de tecnología en el campo de la electrónica, sino también en instituciones educativas que imparten carreras técnicas o licenciaturas que tengan alguna relación con la electrónica o el diseño digital.

Un analizador lógico es el homologo de un osciloscopio analógico. Un grupo de entradas digitales es muestreada y secuencial mente almacenada en la memoria de alta velocidad local. Un analizador lógico puede también reconocer una condición, o secuencia de condiciones, en los datos de entrada y usar esa combinación de eventos y utilizar una memoria para el almacenamiento de datos. La información obtenida se presenta en forma de onda como en un osciloscopio o como una lista de números representando una secuencia de estados lógicos.

Entonces podríamos definir un Analizador lógico como un instrumento que es capaz de analizar una serie de señales de entradas y salidas de un circuito electrónico el cual hace un muestreo de cada canal en determinados intervalos de tiempo para luego ser visualizado. A continuación mostramos en la (Figura 1), un analizador lógico modelo 1660C de la HEWLETT PACKARD que puede monitorear o visualizar hasta 32 (canales) señales

lógicas al mismo tiempo, tiene una velocidad máxima de reloj de 50 Mhz, y cambios de estados de 50Mhz.

Figura 1. Analizador Lógico modelo 1660C. Fuente: www.hp.com (2003, Febrero 15).

3. SEÑALES

Cuando se diseñan los circuitos para las comunicaciones electrónicas, frecuentemente es necesario predecir y analizar el funcionamiento del circuito basándose en la distribución de potencia y la composición de frecuencia de la señal de información. Esto se realiza mediante una herramienta matemática llamada análisis de señales. Aunque todas las señales en comunicaciones electrónicas no son ondas senoidales con una frecuencia sencilla o cosenoidales, muchas si lo son y las que se pueden representar por una serie de funciones Seno y Coseno.

El análisis de una señal se realiza mediante un procedimiento matemático de la frecuencia el ancho de banda y el nivel de voltaje de una señal. Las

señales eléctricas son variaciones de voltaje y corriente con respecto al tiempo que puedan representarse por una serie de ondas Seno y Coseno.

Matemáticamente, la forma de onda de un voltaje de frecuencia sencilla o de corriente es:

V(t) =V.Sen.(2.¶.f.t+Ø) o V(t)=V.Cos.(2.¶.f.t+Ø) (1) I(t) =I.Sen. (2.¶.f.t+Ø) o I(t) =I.Cos. (2.¶.f.t+Ø) (2)

En donde:

V(t)= Onda de voltaje que varia senoidalmente con el tiempo.

I(t)= Onda de corriente que varia senoidalmente con el tiempo.

V= Voltaje pico (volts).

f= Frecuencia.

Ø= Fase.

I= corriente.

2.¶.f= W Velocidad angular (radianes por segundo). (3)

Una forma de onda se llama onda periódica porque se repite en un rango uniforme (es decir, cada ciclo sucesivo de la señal tiene exactamente la misma duración de tiempo y las mismas variaciones de amplitud que cualquier otro ciclo, cada ciclo tiene exactamente la misma forma).

Las ondas periódicas se pueden realizar ya sea en el dominio del tiempo o en el de la frecuencia.

4. CLASIFICACIÓN DE LAS SEÑALES:

Las señales se pueden clasificar de la siguiente manera:

4.1 SEÑAL ANALÓGICA:

Se podría definir como la señal que toma infinitos valores es decir no es finita, o una forma de onda continúa, que puede modularse como funciones variables del tiempo continuo.

Ejemplo música, el habla, la televisión, entre otras.

4.2 SEÑAL DIGITAL:

En este tipo de señales ocurre o difiere mucho con respecto a las señales analógicas, ya que están pueden tomar dos posibles estados o valores uno o cero.

Ejemplo la salida de una computadora, un sistema de comunicación que toma como referencia dos (niveles discretos tal como + 5v y tierra).

5. EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

Según Dorf (1995) es un elemento activo con una alta razón de ganancia diseñado para emplearse con otros elementos de circuitos para efectuar una operación de procesamiento de señales específica, entre otras.

El amplificador operacional siete cuatro uno (741) consiste en tres etapas principales:

Un amplificador diferencial en la entrada.

Un amplificador intermedio de alta ganancia de salida simple.

Otro amplificador de potencia en la salida.

5.1 CARACTERÍSTICAS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

El amplificador operacional ideal posee las siguientes características:

• La resistencia de entrada tiende a infinito Ren 8

• La resistencia en la salida tiende a cero R0 =o

• Ganancia de tensión de lazo abierto, tiende a infinito.

• El ancho de banda tiende a infinito.

• El voltaje de salida es igual a cero cuando V+ = V-

esto quiere decir, que la ganancia en modo común es cero y el CMRR se aproxima a infinito.

- GANANCIA DE TENSIÓN EN LAZO ABIERTO (G)

Según Savant, Roden (1992) La ganancia de tensión en lazo abierto de un amplificador operacional es la razón del cambio de la tensión de salida al cambio en la tensión de entrada sin retroalimentación.

La ganancia es una cantidad adimensional. El símbolo (G) se utiliza para indicar la ganancia de tensión en lazo abierto.

Los amplificadores operacionales prácticos tienen una ganancia de tensión alta (por lo general 10⁵ en baja frecuencia), pero la ganancia varia con la frecuencia. Por tal motivo no se utiliza el amplificador operacional con la configuración de lazo abierto, ya que no existe retroalimentación de la salida con la entrada.

- GANANCIA DE TENSIÓN DE LAZO CERRADO:

La ganancia de tensión de lazo cerrado es la ganancia de tensión cuando hay retroalimentación negativa. Esta ganancia es generalmente mucho menor que la ganancia de tensión en lazo abierto.

Esto se debe principalmente por la retroalimentación de salida con la entrada.

- ANCHO DE BANDA DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL:

Este lo podríamos definir como la resta o diferencia entre las frecuencias de corte superior e inferior. Como un amplificador operacional no tiene frecuencia inferior, el ancho de banda es igual a la frecuencia de corte superior.

6. CONFIGURACIÓN DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

Algunas configuraciones de amplificadores operacionales más comunes se encuentran:

6.1 AMPLIFICADOR NO INVERSOR:

Un amplificador no inversor, con realimentación de tensión en fase, se asemeja a un amplificador ideal de tensión principalmente por su elevada impedancia de entrada y la impedancia de la salida muy pequeña, y la ganancia de tensión estable. Como su nombre lo indica, no invierte en la salida a la señal de entrada. (Ver Figura 2)

- Se plica una ecuación de nodo en V+ para obtener V+ = Vi

- Se aplica tambiénuna ecuación V- ya que:

V^- - 0 + V^- - V^o= 0 Ra Rf

- Hacer V+= V- ,y sustituir por V- ,ya que:

V+= Vi = V-

- Entonces Vi + V^{i –} V^o= 0 Ra Rf

- Despejando la ganancia, se obtiene:

V^o= 1 + R^f

Vi Ra (4)

Figura 2. Amplificador No Inversor. Fuente: Forcada (1996, p.16).

6.2 AMPLIFICADOR INVERSOR:

La ventaja que esta configuración posee es la ganancia de tensión estable e impedancia de entrada controlable. Por el análisis que se realizo para el amplificador inversor de voltaje, se pude pensar que esta configuración

-V

+V

+ VO

- Vi

-

+

R1 V-

V+

Ra Rf

+ -

G

funciona naturalmente como amplificador de voltaje inversor, pero la función que realiza es otra.

Esta configuración esencialmente funciona como un amplificador convertidor de corriente a voltaje, o bien como fuente de voltaje controlada por corriente. (Ver Figura 3)

- La ecuación de nodos de Kirchhoff en V+ da V+= 0 - La ecuación de nodos de Kirchhoff en V- da:

V^a– V- + V^o– V^-= 0 Ra Rf

-Haciendo V+= V- , se obtiene:

V+= V-= 0

- Ahora se despeja la ganancia de lazo cerrado como:

V^o= - R^f

Va Ra (5)

Figura 3. Amplificador Inversor. Fuente: Forcada (1996, p.14)

+ VO

-

+ Ra

Rf

+ -

R V-

V+

Va

-

6.3 CIRCUITO SUMADOR:

Esta configuración funciona como la del inversor pero con la capacidad de amplificar más de una señal a la vez.

La finalidad del circuitos sumador es entregar una señal de salida proporcional a la suma de las entradas y, en este caso, con una inversión de fase adicional de ciento ochenta grados. De ahí el signo menos de la expresión de salida de voltaje. (Ver Figura 4).

- En el sumador inversor la If es la suma algebraica de todas las corrientes de entrada, tales como: I1, I2, I3; luego:

I1 + I2= If Donde:

I1= V^1– V^x ; I2 = V^{2 –} V^x ; If = V^x- Vo R1 R2 Rf

- Sustituyendo estas últimas expresiones en la ecuación anterior y haciendo

Vx= Vy = 0 se tiene que:

V¹+ V^{2= -} V^o R1 R2 Rf

- Luego se procede a ordenar la ecuación:

-Vo= V1 R^f + V2 Rf

R1 R₂

-Vo= Rf V¹ + V²

R1 R2 (6)

Figura 4. Circuito Sumador. Fuente: Forcada (1996, p.18).

6.4 CIRCUITO DIFERENCIADOR O RESTADOR:

Este circuito tiene como finalidad proporcionar un voltaje de salida V0, igual a la diferencia entre el voltaje o señal aplicada a la entrada no inversora (+) y la aplicada a la entrada inversora (-).

Multiplicando por una ganancia que va a depender de los resistores de entrada y del resistor de retroalimentación. (Ver Figura 5).

Multiplicando par una ganancia que va a depender de los resistores de entrada y del resistor de retroalimentación.

- Aplicando las ecuaciones:

I1= V^{1 –} V^x : If = V^{x –} V^o R1 Rf

- Se igualan las corrientes.

If

-

VO

Vx

R1 Rf

V1 x

R2

V2

I₁

I2

Vy

+

V^{1 –} V^x = V^{x –} V^o R1 Rf

- Y ordenando la ecuación.

V^oR¹= V^x (R¹+ R^f) – V¹Rf Ecuación (a)

- Se calcula el divisor de voltaje en la terminal no inversora.

V^y= V² R^f_____ Ecuación (b) R¹ + R^F

- Considerando que V^x = V^y; sustituyendo la ecuación (b) en la (a) y ordenando esta:

V^oR¹= (V²– V¹) R^f V^o= (V²– V¹) R^f_

R¹

- Si se hace R^f = R¹ se tiene:

V^o= V²– V1 (7)

Figura 5. Circuito Diferenciador o Restador. Fuente: Forcada (1996, p.20)

-

VO

V2

R1

V1

Vx

R1

I₁

Rf +

If

6.5 CIRCUITO INTEGRADOR:

Un circuito integrador produce una rampa de tensión en la salida, cuando en la entrada hay una función rectangular.

La función fundamental de este circuito es la constante de tiempo a lazo cerrado, la cual es mucho mayor que la constante de tiempo en lazo abierto.

(Ver Figura 6)

- Se aplica la ecuación de Kirchhoff en V^X la:

V^x= V^y= ; Ii = I^f

- La corriente de entrada es:

Iⁱ= V^i– V^x

Rⁱ

- Pero como: V^x= 0 , Iⁱ = V^i_

Rⁱ

El cálculo de la corriente de retroalimentación se realiza a partir del voltaje que existe entre las terminales del capacitador C^f. Como ya se sabe, este voltaje es el cociente entre la carga del capacitador C^f y su capacidad. Es decir:

V^x– V^o= q ; como V^x= 0 -V^o= q_

C^f C^f - Donde:

q = -V^oC^f Derivando esto: d^{q =} -C^f d(V^o) d^t d^t

- Por definición, la corriente es:

i (t) ⁼ d^q d^t

- Igualando las ecuaciones se tiene:

i (t) ⁼ -C^f d(V^o) d^t

- Coma la corriente de entrada del amplificador operacional es cero (0), se igualan las corrientes de la Ri y del capacitador C^f.

Ii= I^f

- Por lo que:

Vⁱ⁼ -C^f d(V^o) Rⁱ d^t

- Para obtener el voltaje de salida, se integran ambos miembros de la ecuación anterior.

V^o= ^-1_

Ri C^f (8)

Figura 6. Circuito Integrador. Fuente: Forcada (1996, p.26).

?

^{Vi dt+ K}

-

VO

Vy

Ri

Vx

I1

+

If

Vi

Cf

6.6 CIRCUITO DERIVADOR:

A este circuito se le conoce por varios nombres: circuito de primera derivada de diferenciación, filtro pasaaltas.

Un derivador ideal produce un voltaje de salida proporcional a las variaciones de voltaje de entrada en el tiempo, entregando un voltaje de salida instantáneo que se relaciona con la derivada de voltaje de entrada.

El circuito básico que realiza esta función requiere de un amplificador operacional, un capacitor de entrada y una resistencia de retroalimentación.

(Ver Figura 7)

- La corriente de entrada se determina a partir del voltaje que existe a través del capacitador C^{i .}

Ii = Ci d (Vi– V^x) d^t

- Pero V^x= 0, por lo que:

Iⁱ = Cⁱ d (Vⁱ) d^t

- La corriente que fluye por la resistencia de retroalimentación R^f es:

I^{f =} V^x - Vo R^f - Pero V^x= 0 I^{f =} -V^o R^f

- Luego, igualando las corrientes, se tiene:

-V^o= Ci d (Vi) R^f d^t

- Reordenando esta:

V^o= -R^f Cⁱ d (Vi)

Dt (9)

Figura 7. Circuito Derivador. Fuente: Forcada (1996, p.33).

6.7 CIRCUITO COMPARADOR:

Los comparadores o detectores, son una clase especial de

amplificadores, en las cuales la salida de voltaje proporciona información acerca del estado de la señal de entrada (un voltaje desconocido) con respecto a un voltaje de referencia.

Los circuitos comparadores se usan para interconectar sus salidas con circuitos de lógica digital. Es decir, convierte señales analógicas a señales de dos niveles. El proceso de conversión se lleva a cabo comparando la señal de entrada con un voltaje de referencia. Cada vez que la diferencia

-

VO

Vy

Ci

Vx

Ii

+

If

Vi

Rf

entre la señal de entrada y la magnitud o fase del voltaje de referencia tiende a cero, se producirá una abrupta transición en la salida.

- La manera más simple de construir un comparador, consiste en conectar un amplificador operacional sin resistencia de realimentación, como se ve en la (Figura 8)

V^en= V^sat

A (10)

Figura 8. Circuito Comparador. Fuente: Forcada (1996, p.155).

a) Amplificador operacional utilizado como comparador.

b) Función de transferencia.

7. COMPUERTAS LÓGICAS

YES: Esta compuerta lógica es también llamada buffer, los datos entrantes no sufren cambio, y por consiguiente la salida es igual a la entrada (posee una sola entrada).

+

-

+Vcc

Vsat

-VEE

-Vsat

+Vsat

Vsat

Ven

a) b)

0

NOT: La compuerta not, como su nombre la indica, es aquella que cambia los datos entrantes por el estado opuesto a su valor

.

Se dice que niega que la entrada y por ello se conoce como negadora.

OR: esta compuerta se utiliza para realizar una suma lógica de dos o mas dígitos, donde solo hace falta que exista un operando con valor igual a uno (1) para que el resultado sea uno (1). En ella se establece el valor de salida.

NOR: La compuerta nor es una derivación de la salida negada, que es una simplificación de OR+NOT, solo hace falta que exista un operando con valor igual a uno (1) para que el resultado sea igual a cero (0).

AND: La multiplicación lógica es la operación que realiza esta compuerta.

Es utilizada comúnmente para filtrar datos indeseables, para multiplexar y seleccionar, solo hace falta que exista un operando con valor igual a cero para que el resultado sea igual a cero (0).

NAND: derivación de la compuerta AND, con la variante negada a la salida de la misma, solo hace falta que exista un operando con valor igual a cero (0) para que el resultado sea igual a uno (1).

XOR

:

La salida será uno (1) si y solo si los operandos son iguales.

XNOR: Derivación de la xnor con salida negada, la salida será uno (1) si y solo los operandos son diferentes.

8. DECODIFICADORES:

DECODIFICACION:

Un código binario de n bits es capaz de representar hasta 2ⁿ elementos diferentes de información codificada, un decodificador es un circuito combinacional que convierte la información binaria de n líneas de entrada a un máximo de 2ⁿ líneas de salida. Los decodificadores presentados aquí se llaman decodificadores en línea de n a m. En donde m < 2ⁿ y su propósito es generar 2ⁿ (o menos) términos mínimos de n variables de entrada. El nombre decodificador se usa conjuntamente con cierto tipo de convertidores de código tal como el decodificador de BCD a siete segmentos. (Ver Figura 9).

Entradas

Figura 9. Diagrama de un Decodificador. Fuente: Floyd (1997, p.287).

Decodificador n x 2^N

Dn

Do

E Z A

Activación

•

•

•

• Salidas

CODIFICADOR:

Un codificador es una función digital que produce una operación inversa a la del decodificador. Un codificador tiene 2ⁿ (o menos) líneas de entrada y n líneas de salida. Las líneas de salida generan el código binario para las 2ⁿ variables de entrada. (Ver Figura 10)

Figura 10. Diagrama de un Codificador. Fuente: Floyd (1997, p.295).

9. MULTIPLEXORES:

DEMULTIPLEXION:

Un demultiplexor es un circuito que recibe información por una sola línea y trasmite dicha información en una de las 2ⁿ líneas posibles de salida. La selección de salida específica se controla por los valores de los bits de n líneas de selección.(Ver figura 11)

Codificador 2ⁿ X n

Z

A

E Dn Do

Activación

Entradas ^• _• ^• _• Salidas

Figura 11. Diagrama de un Demultiplexor. Fuente: Floyd (1997, p.317).

MULTIPLEXION:

Multiplexar significa trasmitir una gran cantidad de información por un número pequeño de canales o líneas.

El multiplexor digital es un circuito conbinacional que selecciona la información binaria de una de las muchas líneas de entrada para dirigirla a una sola línea de salida.

La selección de una línea de entrada en particular es controlada por un conjunto de líneas de selección. Normalmente se encuentran 2ⁿ líneas de entrada y n líneas de selección cuyas combinaciones de bits cual entrada es selección. (Ver Figura 12).

Demultiplexor n x 2ⁿ

Dn Do

A E

Z

Entrada Salidas

Selección

• •

•

•

Figura 12. Diagrama de un Multiplexor. Fuente: Floyd (1997, p.699).

10. TIPOS DE CONVERTIDORES

10.1 ANALÓGICOS/DIGITALES.

Los convertidores analógicos digitales (A/D) son dispositivos electrónicos que establecen una relación entre el valor de la señal en su entrada y la palabra digital obtenida en su salida.

La relación se establece en la mayoría de los casos, con la ayuda de una tensión de referencia, es decir, toma una señal analógica y la convierte en un número binario que consta de n Bits para ser manipulado por una computadora digital.

La conversión A/D tiene sus fundamentos teóricos en el teorema de muestreo y en los conceptos de cuantificación y codificación.

Multiplexor 2ⁿ x 1

In

Io

So

Y

Sn

Entradas Salida

• •

•

•

Selección

Existen varios tipos de convertidores A/D, entre ellos encontramos:

- Convertidores de transformación directa.

- Convertidores con transformación D/A intermedia auxiliar.

10.2. DIGITALES/ANALÓGICOS:

Los convertidores digitales analógicos (D/A), son dispositivos que reciben en su entrada una información digital, en forma de palabras de n Bits, y proporciona a su salida una información analógica, ya sea en forma de tensión o de corriente; es decir, el convertidor D/A es un dispositivo que acepta una palabra digital y un voltaje o una corriente analógica.

La conversión se realiza haciendo corresponder a cada una de las 2ⁿ posibles palabras de entrada (número de combinaciones con n Bits) una señal única (tensión o corriente) mediante una señal de referencia, que generalmente suele consistir en una tensión Vrf (voltaje de referencia). De esta forma a la salida del convertidor se obtiene una señal de valores discretos y no una señal de variación continua.

Existen varios tipos de convertidores D/A, entre ellos encontramos: Con resistencia ponderada, y con escalera.

11. MICROCONTROLADORES.

Los Microcontroladores han invadido casi todo el mercado en el campo de

la electrónica, así como también, a los productos que normalmente se utilizan entre los que se encuentran los televisores, teléfonos, computadores, equipos de audio y video por citar algunos. Esto es el comienzo de una nueva tecnología basada en diminutas computadoras, que controlaran la mayor parte de los equipos que se diseñen.

Con el avance de la tecnología se trajo como resultado la integración de varios componentes electrónicos, en una sola cápsula, fue cuando comenzó ha desarrollarse el primer ordenador en un chips, es decir, se unieron junto con el microprocesador los subsistemas que antes formaron unidades especiales, pero al ser unidas con las pistas del circuito impreso con el microprocesador forman lo que se conoce como sistema. A este nuevo componente se le denomina microcomputadora monopastilla.

Por tal motivo cuando los sistemas basados en la microcomputadora se especializan en aplicaciones industriales, en ambientes eléctricos adversos, aparece la versión industrial de la microcomputadora, que no es otra que el microcontrolador.

Se puede definir un microcontrolador como un circuito encapsulado que posee internamente un microprocesador, temporizadores, contadores, memorias de lectura y escritura, convertidor A/D, entre otros; utilizando para el control de procesos mediante sus puertos de entrada y salida de señales (Angulo, 1999).

Hay situaciones en las que es necesario almacenar datos con el fin de que estos permanezcan a la disposición del usuario, para acceder a ellos con

el fin de leerlos o modificarlos, a pesar de que se presenten cortes de energía o se desconecte el sistema. Para ello se han presentado innumerables soluciones a este problema y ellos van desde la memoria RAM, alimentados con batería de litium para brindar alimentación de respaldo en caso de corte de energía hasta dispositivos magnéticos para almacenar la información mas reciente.

Se pueden considerar también las memorias paralelas EEPROM han sido una de las soluciones mas eficientes ya que el mismo es borrable y programable eléctricamente, los datos permanecen inalterados, a menos que se escriba sobre ellos para ello se utilizan los protocolos adecuados.

Existen cuatro familias de microcontroladores en la Microchips, las cuales se dividen en gamas: Enema, Bajo o Básica, Media y la Alta.

La gama Enema esta compuesta por microcontroladores de solo 8 pines, entre los que se encuentran los PIC -12C508, los PIC -12C509, entre otros;

sus principales características son las siguientes: El formato de sus instrucciones puede ser de 120 a 14 Bits y su repertorio de 33 o 35 instrucciones, además de destinar hasta 6 pines como líneas de E/S.

La gama Baja o Media la conforman los PIC -16C5X, los cuales se encuentran encapsulados con 18 y 28 pines, esto se puede alimentar apartir de 2,5 voltios, lo que los hacen ideales para aplicaciones que funcionen con pilas. Estos PIC poseen un repertorio de 33 instrucciones cuyo formato consta de 12 Bits.

La gama Media es la mas variada y completa de los PIC, ya que abarcan con modelos encapsulados desde 18 hasta 68 pines, entre los que se encuentra los PIC -16F84, los PIC -16C74 dentro de sus características se pueden encontrar un repertorio de 35 instrucciones de 14 Bits (puede variar en algunos PIC), interrupciones, una pila de 8 niveles entre otras. Algunos microcontroladores de esta familia poseen también convertidores A/D y modulación de anchura de impulso (PWM).

Por ultimo la gama alta, la conforman los PIC -17CXXX, los cuales alcanzan un repertorio de 58 instrucciones de 16 Bits, su modelo dispone de un sistema de gestión de interrupciones sectorizadas muy potentes, además, incluyen variados controladores de periféricos, puertos de comunicaciones series y paralelos con elementos externos, aunque sus características mas importantes es su arquitectura abierta, lo que consiste en la posibilidad de ampliación del microcontrolador en cuanto memorias y controladores de periféricos, para la cual dispone de líneas destinadas a los buses de datos, direcciones y control.

11.1 EL MICROCONTROLADOR PIC-16F877.

Este microcontrolador pertenece a la gama media, el mismo es de reciente aparición en el mercado. Una de las principales características de este microcontrolador es el tipo de memoria de programa que posee, lo cual es de tipo Flash de 8K de 14 Bits cada una, la cual posee una mayor

velocidad y menor consumo que las EEPROM, además posee 256 Bits EEPROM, como memoria de datos auxiliar y opcional; una de las ventajas que tiene este circuito es la memoria FLASH, la cual permite escribir y borrar eléctricamente la información, sin necesidad de borrarlas con rayos ultravioletas, además del tiempo que se ahorra es mucho mas rápido el borrado de la memoria eléctricamente que con los rayos ultravioletas.

Nombraremos algunas características importantes en sus procesadores:

procesador tipo RISC, procesador segmentado y arquitectura HARVARD.

11.2 PROCESADOR TIPO RISC:

La ventaja de un procesador tipo RISC es que permite programar bajo un repertorio de instrucciones excepto las de salto que requieren de dos ciclos de instrucción.

11.3 PROCESADOR SEGMENTADO:

Su estructura segmentada hace posible realizar simultáneamente las dos fases en que se descompone cada instrucción, lo que da por resultado, al mismo tiempo que se este desarrollando la fase de ejecución de una instrucción donde se realiza en fase de búsqueda de la siguiente, de esta manera se consigue alcanzar una velocidad superior de ejecución de las instrucciones haciéndolas mas rápidas.

11.4 ARQUITECTURA HARDVARD:

La arquitectura del hardvard es definida por Angulo (1999,p,80) como

“uno de los pilares en las que sustentan la organización de los PIC, gracias a ella se puede acceder de forma simultanea e independiente a la memoria de datos y la memoria de instrucciones”.

Esto quiere decir que el PIC -16F877 posee un bus de datos y un bus de instrucciones separados uno del otro, por lo que el procesador puede acceder al mismo tiempo e independientemente a cada uno de ellos, y por consiguiente, a cada una de las memorias, a diferencia de la arquitectura Von Neuman de los microprocesadores, la cual se conecta con una memoria única, donde coexisten datos instrucciones a través de un sistema de bus.

Este microcontrolador posee en su estructura una memoria de programa, una memoria de datos, un convertidor analógico digital y puertos de comunicación. (Ver Figura 13)

11.5 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DEL PROGRAMA

La memoria FLASH es la que se encarga de grabar el programa de aplicación, esta puede tener una capacidad de 8k u 4k palabras de 14 Bits cada una, esta a su vez direccionada con el PC, que tiene un tamaño de 13 Bits. La pila, que tiene 8 niveles de profundidad, es transparente para el

usuario es decir funciona automáticamente y no dispone de instrucciones para grabar o sacar información. (Ver Figura 14).

Figura 13. Estructura Interna del PIC – 16F877. Fuente: Angulo (2001, p.24).

Figura 14. Organización de la memoria de p rogramas tipo Flash PIC - 16F877. Fuente: Angulo (2001, p.25).

11.6 DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS

Timer 0: Temporizador-contador de 8 Bits con predivisor de 8 Bits.

Timer 1: Temporizador-contador de 16 Bits con predivisor.

Timer 2: Temporizador-contador de 8 Bits con predivisor y postdivisor.

Dos módulos de captura- comparación-PWM.

Convertidor A/D de 10 Bits.

Puerto serie sincrono (SPP) con SPI e I²C.

USART.

Puerto paralelo esclavo (PSP). Solo en encapsulados de 40 pines.

Los PIC -16F877 cuentan con una memoria estática (SRAM) en esta se alojan los registros operativos fundamentales en el funcionamiento del procesador y en el manejo de todos sus periféricos, además de registros que el programador pueda usar para información de trabajo propia de la aplicación.

Su organización es característica y consta de cuatro bancos con 128 Bytes cada uno.

En las posiciones iniciales de cada banco se ubican los registros específicos que gobiernan al procesador y sus recursos. Dicha memoria esta distribuida de la siguiente forma. (Ver Figura 15)

11.7 PUERTOS DE COMUNICACIÓN:

A continuación se presenta el diagrama de distribuciones y asignaciones de los 40 pines presentes en el microcontrolador PIC -16F877 (Ver Figura 16).

Cada pin del microcontrolador posee funciones distintas por lo que se hace necesaria la descripción de cada uno de ellos. Los pines de puerto A, puerto B, puerto C, puerto D y puerto E.

Figura 15. Mapa de la memoria RAM en el PIC-16F877.Fuente Angulo (2001, p.27).

Figura 16. Diagrama de asignación y conexionado de los pines del

microcontrolador PIC -16F877. Fuente: Manual del PIC -16F877 (2001, p.1).

11.8 PINES DE PROPÓSITO GENERAL

OSC1/CLKIN (13): Entrada de cristal de cuarzo o del oscilador interno.

OSC2/CLKOUT (14): Salida del cristal de cuarzo. En modo RC el pin OSC2 saca la cuarta parte de la frecuencia que se introduce por OSC1, que determina el ciclo de instrucción.

VSS (12-13): conexión a tierra.

VDD (11-32): Entrada de alimentación positiva.

MCLR/PP/THV (1): Entrada de Reset o entrada de voltaje de programación o el voltaje en el modo de test.

PUERTO A:

RA0/AN0 (2): Puede actuar como línea digital de E/S o como entrada analógica al conversor AD.

RA1/AN1 (3): Actúa igual que la RA0/AN0.

RA2/AN2/VREF- (4): Puede ser línea digital de E/S, entrada analógica o entrada de voltaje negativo de regencia.

RA3/AN3/VREF+ (5): Línea digital de E/S entrada analógica o entrada de voltaje de referencia positiva

RA4/TOCKI (6): Línea digital de E/S o entrada del reloj del TMRO. Salida con colector abierto.

RA5/AN4/SS (7): Línea digital de E/S, entrada analógica o selección como esclavo de la puerta serie sincronía.

PUERTO B:

RBO/INT (33): Línea digital de E/S o entrada de petición de interrupciones externa.

RB1 (34): Línea de E/S digital.

RB2 (35): Línea de E/S digital.

RB3/PGM (36): Línea digital de E/S o entrada de voltaje bajo para programación.

RB4 (37): Línea de E/S digital.

RB5 (38): Línea de E/S digital.

RB6/PGC (39): Línea digital de E/S. En la programación serie recibe las señales del reloj.

RB7/PGD (40): Línea digital de E/S. En la programación serie actúa como entrada de Datos.

PUERTO C:

RC0/T1OSO/CCP2 (15): Línea digital de E/S o salida del oscilador del Timer 1

RC1/T1OSI/CCP2 (16): Línea digital de E/S o entrada al oscilador del Timer 1 o entrada al modulo captura 2/salida comparación 2/ salida de PWM2.

RC2/CCP1 (17): E/S digital también puede actuar como entrada captura 1/ salida comparación 1/salida de PWM1.

RC3/SCK/SCL (14): E/S digital o entrada de reloj serie sincrona/ salida de los modulas SP1 e 12c.

RC4/SDI/SDA (23): E/S digital o entrada de datos un modo SPI o I/O datos en modo 12c.

RC5/SDO (24): E/S digital o salida de datos en modo SPI

RC6/TX/CK (25): E/S digital o pin del trasmisor de USART asíncrono o como reloj del sincrono.

RC7/RX/DT (26): E/S digital o receptor del USART asíncrono o como datos en el sincrono.

PUERTO D:

RD7/PSP7: RDO/PSPO: Estos ocho pines de esta puerta pueden actuar como líneas para la transferencia de información en la comunicación de la puerta paralela esclava.

PUERTO E:

RE0/RD/AN5: E/S digital o señal de lectura para la puerta paralela esclavo entrada analógica.

RE1/WR/AN6: E/S digital o señal de lectura para la puerto paralelo esclavo o entrada analógica al convertidor A/D.

RE2/CS/AN7: E/S digital o activación/desactivación de la puerta paralela esclavo o entrada analógica.

11.9 CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS

Están definidas por un conjunto de valores que muestran los rangos de operatividad del microcontrolador.

VOLTAJE DE ALIMENTACION (VDD): De -0.3 a 7.5v DC.

El voltaje de alimentación VDD del PIC -16F877 con respecto a VSS, de acuerdo a las especificaciones Microchip es de -0.3 a 7.5v DC, estos valores son debido a la utilización CMOS.

VOLTAJE DE GRABACION (VPP): De 12 a 14v DC.

La programación del PIC -16f877 Es en serie y se requiere cinco líneas para realizar la operación, de las cuales una es VPP, el cual representa el voltaje especial de programación, que de acuerdo a Microchip oscila entre 12 y 14v.

RANGO DE TEMPERATURA DE TRABAJO

El microcontrolador opera entre -55ºC y 125ºC de temperatura ambiental.

POTENCIA MAXIMA ABSORBIDA: 1W

CORRIENTE MAXIMA ABSORBIDA: 200ma Puerto A, Puerto B, Puerto E. De acuerdo con las especificaciones de Microchip, la corriente máxima que puede absorber el PIC -16F877 en los puertos A, B y E es de 200ma.

CORRIENTE MAXIMA SUMINISTRADA: 200ma Puerto A, Puerto B, Puerto E. De acuerdo con las especificaciones de Microchip, la corriente máxima que puede absorber el PIC -16F877 en los puertos C y D es de 200ma.

CORRIENTE MAXIMA ABSORBIDA POR LINEA: Es la corriente máxima que puede absorber los puertos del PIC -16F877 por cada línea.

CORRIENTE MAXIMA SUMINISTRADA POR LÍNEA: Es la corriente máxima que puede suministrar los puertos del PIC -16F877 Por cada línea.

11.10 PROGRAMACION DE LOS MICROCONTROALDORES:

El microcontrolador es un dispositivo físico o hardware, el cual opera sobre la base de un programa o software que da respuesta a los posibles acontecimientos que se pueden presentar en los puertos del microcontrolador. Este software es creado por el programador y almacenado en el PIC para que este lo ejecute de manera indefinida.

El programador posee herramientas que lo ayudan a la elaboración del programa por este, debe elegir cual de las herramientas disponibles desea utilizar; ya que, el espacio del programa con que se cuenta puede ser insuficiente o, el tiempo de programación muy prolongado, sino se escoge la herramienta adecuada, Angulo (2000) afirma que en su primer capitulo que

“Los programas bien realizados en lenguaje ensamblador optimizan el tamaño de la memoria que ocupan y su ejecución es muy rápida”, pero también destaca que existen lenguaje de alto nivel que, si bien, no representan un ahorro para la memoria facilitan la programación logrando óptimos resultados en menor tiempo.

12. INTERFAZ

Se conoce como interfaz o interconexión al dispositivo mediante el cual existe un dialogo entre el CPU y una unidad externa, por ejemplo, un monitor, impresora, entre otros.

12.1 TIPOS DE INTERFAZ

La interfaz, prescindiendo de su grado de complejidad, los podemos dividir en dos grandes grupos: Interfaz Serial, Interfaz Paralelo.

12.1.1 INTERFAZ SERIAL:

Significa que los Bits (unidad elemental 0 o 1) de información viajan uno después del otro y por el mismo hilo de conexión.

Los Bits viajan agrupados en palabras Bits. Primero se envía la palabra 1, después la palabra 2, posteriormente la palabra 3. Este tipo de interfaz es menos costosa que la paralela, pero en, contraposición, es mas lenta. No obstante es posible la conexión de dispositivos a grandes distancias con el uso del MODEM.

En una interfaz serial, los datos que la CPU desea enviar y llega al contador de forma paralela por el bus de datos, el contador va memorizando y, posteriormente a cada un pulso de CLOK de reloj. La va trasmitiendo uno tras otro, la información viaja a través de un hilo, de igual forma, si el contador recibe información de un periférico externo, esto datos le llegara en forma serial.

12.1.2 INTERFAZ PARALELO:

Significa que todos los Bits de información viajan simultáneamente hacia el periférico. En esta interfaz, cada golpe de CLOK, se envía un Bits al periférico. De la misma manera, el contador de la interfaz paralela recibe los datos de la unidad conectada al mismo.

13. SOFTWARE DE ALTO NIVEL.

Los software de alto nivel o lenguajes de alto nivel fueron evolucionando de un programa virtual de entrenamiento experimentalmente hasta ser un producto adquirible en cartuchos, casetes, disquetes, CD-ROM en tiendas de todas partes del mundo. (Bastidas, 1998).

El Basic se inicio como ayuda educativa por lo que dicho lenguaje se coloco casi de inmediato en manos creativas de estudiantes de electrónica e ingenieros, capaces de adaptarlo a lo que fue su principal mercado.

Las corrientes que dieron como resultado la actual computadora personal, el desarrollo de la computadora digital, el invento del concepto de un lenguaje de programación de alto nivel y la invención y comer comercialización de la computadora personal.

La programación en lenguaje de alto nivel ofrece ventajas adicionales a la transportabilidad del software. La programación en lenguaje de alto nivel en general, constituye un punto de entrada a los sistemas de cómputos y a otras áreas de la ingeniería. Los lenguajes de programación, como concepto, han sido más comunes y utilizados por un público consumidor en crecimiento.

14. LA COMPUTADORA:

UNA COMPUTADORA: es una maquina electrónica capaz de realizar

diversidad de funciones, coordinadas siempre por la mente humana. Está compuesta de dispositivos de procesamiento y almacenamiento de información además de periféricos que hacen posible su intercomunicación con el humano. (Gibilisco, 1994)

Por otra parte existe la ciencia encargada de estudiar las computadoras y sus aplicaciones, es lo que conocemos como la Computación, la cual podemos definir como un conjunto de conocimientos científicos y de técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de computadoras.

La informática combina los aspectos teóricos y prácticos de la ingeniería, electrónica, teoría de la información, matemáticas, lógica y comportamiento humano. Los aspectos de la informática cubren desde la programación y la arquitectura informática hasta la inteligencia artificial y la robótica.

Un sistema de computadoras es un conjunto de equipos que intercambian información con los usuarios, a través de dispositivos de entrada y salida. En una computadora pueden distinguirse dos unidades funcionales: el software y el Hardware.

El Software lo forman todas las instrucciones y comandos necesarios para procesar la información. El grupo de estas instrucciones indicadas en forma secuencial forman un programa, que no es mas sino un conjunto acciones que debe realizar la computadora, basándose en los datos que le proporcione el usuario.

El hardware es la parte física de la computadora, esta constituido por los componentes electrónicos y electromecánicos de la misma.

C. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS.

Analizador lógico: Instrumento que sirve para monitorear u observar cierta cantidad de canales de señales lógicas al mismo tiempo. (Floyd 1997, pág.28).

Arquitectura de Von Neuman: es aquella donde el programa y los datos se encuentran en la misma memoria y por lo tanto el bus debe multiplexarse en bus de datos y de direcciones a través de registros, como por ejemplo el microprocesador 8088.(Romero 2003, pág 2)

USART: Este recurso se utiliza para la comunicación entre los subsistemas o maquinas (RS-232). (j.j. Electronics 2002, pág 103)

Lenguaje Ensanblador: Lenguaje de bajo nivel que usa códigos de programación en lugar de los 0 y 1 del lenguaje de maquina y que permite al usuario utilizar esta interfa z para comprender mejor la programación que efectúa. (Romero 2003, pág 3).

Señales: Para nuestro propósito una señal se define como una función de una variable en el tiempo, que conduce información (HAYKIN, 1995).

Visualización: Es la acción mediante el cual se puede ver documentos, a través del software que se emplea con la finalidad de desplegar (bien sea

texto o aquellas que dan soporte para el despliegue de graficas), e interactuar con una pagina WED. (Paúl Mcfedries 1996, p.15).

D. SISTEMAS DE VARIABLES.

1. SISTEMA DE VISUALIZACION:

DEFINICION CONCEPTUAL:

Un sistema de visualización es un instrumento capaz de mostrar o visualizar un conjunto de señales lógicas en intervalos de tiempos determinados, además de tratar y clasificar, prestar informaciones provenientes de la entrada y salida de un circuito lógico en particular, para luego ser visualizada en la pantalla del computador. Ogata (1993).

DEFINICION OPERACIONAL

Sistema o conjunto de dispositivos integrados que realizan operaciones lógicas basándose en la utilización de circuitos digitales, mediante la programación de software necesarios, almacenados en los microcontroladores, para realizar acciones directas de operación lógica con el fin de hacer representaciones graficas de valores instantáneo a través de la pantalla del computador, de posibles entradas y salidas de circuitos

integrados, esto con la finalidad, de verificar el funcionamiento y estado de dicho circuito.

2. SEÑAL DIGITAL

DEFINICIÓN CONCEPTUAL

Es aquella que esta formada o consisten en símbolos discretos, como la salida de una computadora digital, como lo son también la televisión y la voz digitalizada. (Nova 2000)

DEFINICIÓN OPERACIONAL

Son aquellas que están representadas por funciones que pueden tomar dos únicos valores uno o cero, en el cual la energía se trasmite y recibe en forma digital (niveles discretos tal como +5v y tierra), además, existe una característica fundamental que diferencia la transmisión digital de la analógica y esta es que en la forma analógica, las señales trasmitidas contienen la información en la propia onda que se trasmite; mientras que de la forma digital, las señales trasmitidas contienen la información en la codificación de pulsos que se trasmite por el medio.

3. COMPUTADOR PERSONAL (PC)

DEFINICIÓN CONCEPTUAL

Son maquinas de escritorio con procesador de una sola pastilla y dedicada por lo general a una sola persona son usadas en oficina, educación y aplicaciones domesticas. (Tanenbaum, 1992, p.26).

DEFINICIÓN OPERACIONAL

El computador personal tiene dos clases de memoria para almacenar instrucciones de programas así como los datos que se estén procesando, la computadora trabaja bajo la dirección de un programa y tiene una CPU (unidad central de procesamiento) que interpreta la información del programa y supervisa su ejecución.