aplicaciones con microcontroladores

246 Pages·2014·3.76 MB·Spanish

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS
ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL
Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones
TEMA:

PLACA ENTRENADORA PARA LA ENSEÑANZA DIDÁCTICA DE
MICROCONTROLADORES EN LA FACULTAD DE INGENIERÍA EN
SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL.

Proyecto de Trabajo de Graduación. Modalidad: TEMI. Trabajo Estructurado de
Manera Independiente, presentado previo la obtención del título de Ingeniero en
Electrónica y Comunicaciones

SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Sistemas Embebidos.
1CARÁTULA
AUTOR: Gabriel Eduardo Santamaría Galarza.
PROFESOR REVISOR: Ing. Juan Pablo Pallo Mg.

Ambato - Ecuador
Febrero 2014
2APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de tutor del trabajo de investigación sobre el tema: “Placa
Entrenadora para la Enseñanza Didáctica de Microcontroladores en la Facultad de
Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial”, del señor Santamaría Galarza
Gabriel Eduardo, estudiante de la Carrera de Ingeniería en Electrónica y
Comunicaciones, de la Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e
Industrial, de la Universidad Técnica de Ambato, considero que el informe
investigativo reúne los requisitos suficientes para que continúe con los trámites y
consiguiente aprobación de conformidad con el Art. 16 del Capítulo II, del
Reglamento de Graduación para obtener el título terminal de tercer nivel de la
Universidad Técnica de Ambato.

Ambato Febrero 21, 2014

EL TUTOR

-------------------------------------------
Ing. Juan Pablo Pallo Noroña, Mg.
ii
3AUTORÍA

El presente trabajo de investigación titulado: “Placa Entrenadora para la
Enseñanza Didáctica de Microcontroladores en la Facultad de Ingeniería en
Sistemas, Electrónica e Industrial”. Es absolutamente original, auténtico y
personal, en tal virtud, el contenido, efectos legales y académicos que se
desprenden del mismo son de exclusiva responsabilidad del autor.

Ambato Febrero 21, 2014

-----------------------------------

Gabriel Eduardo Santamaría Galarza

CC: 180399844-0
iii
4APROBACIÓN DE LA COMISIÓN CALIFICADORA

La Comisión Calificadora del presente trabajo conformada por los señores
docentes: Ing. Edison Homero Álvarez Mayorga, Ing. Santiago Manzano
Villafuerte, Mg., e Ing. Luis A. Pomaquero Moreno, Mg., revisó y aprobó el
Informe Final del trabajo de graduación titulado “Placa Entrenadora para la
Enseñanza Didáctica de Microcontroladores en la Facultad de Ingeniería en
Sistemas, Electrónica e Industrial”, presentado por el señor Gabriel Eduardo
Santamaría Galarza, de acuerdo al Art. 18 del Reglamento de Graduación para
obtener el título Terminal de tercer nivel de la Universidad Técnica de Ambato.

…………………………………………….

Ing. Edison Homero Álvarez Mayorga, Mg.

PRESIDENTE DEL TRIBUNAL

……………………………………….. ………………………………………...

Ing. Santiago Manzano Villafuerte, Mg. Ing. Luis A. Pomaquero Moreno, Mg.

DOCENTE CALIFICADOR DOCENTE CALIFICADOR
iv
5DEDICATORIA

A mi Madre, apoyo

incondicional a lo largo de toda mi

vida, ejemplo, luz, sabiduría y

esperanza.

A la Vida, que me ha permitido

culminar con éxito las etapas que

hasta ahora me ha propuesto.

v
6AGRADECIMIENTO

A Dios, Padre Eterno,

Arquitecto del Pensamiento.

A mi Madre, sin cuya guía

nada hubiera sido posible.

A mi Padre, que a lo lejos ha

sido el apoyo de este proyecto

A mi familia, quienes a pesar

de todo, siempre me han

comprendido y apoyado.

A mis Maestros, quienes desde

la infancia me han ayudado a

comprender el mundo y sus

devenires.

A mis amigos, familia que he

ido conociendo al andar.

A todos quienes he tenido el

gusto de hallar en el camino, y que

en menor o mayor medida me han

hecho ver lo que soy y lo que sueño

llegar a ser.
vi
7CONTENIDO
1 CARÁTULA ........................................................................................................ i
2 APROBACIÓN DEL TUTOR .......................................................................... ii
3 AUTORÍA .......................................................................................................... iii
4 APROBACIÓN DE LA COMISIÓN CALIFICADORA .............................. iv
5 DEDICATORIA ................................................................................................. v
6 AGRADECIMIENTO ...................................................................................... vi
7 CONTENIDO ................................................................................................... vii
8 ÍNDICE DE FIGURAS ..................................................................................... xi
3 ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................... xv
4 ÍNDICE DE ECUACIONES ......................................................................... xvii
9 RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................ xviii
INTRODUCCIÓN .......................................................................................... xix
10

1 EL PROBLEMA ................................................................................................ 1
1.1 Tema ........................................................................................................ 1
1.2 Planteamiento del Problema .................................................................. 1
1.2.1 Contextualización .............................................................................. 1
1.2.2 Árbol del Problema ........................................................................... 3
1.2.3 Análisis Crítico.................................................................................. 4
1.2.4 Prognosis ........................................................................................... 5
1.2.5 Formulación del Problema ................................................................ 5
1.2.6 Preguntas Directrices ........................................................................ 5
1.2.7 Delimitación ...................................................................................... 6
1.3 Justificación............................................................................................. 6
1.4 Objetivos .................................................................................................. 7
1.4.1 General .............................................................................................. 7
1.4.2 Específicos ........................................................................................ 7
2 MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 8
2.1 Antecedentes Investigativos ................................................................... 8
2.2 Fundamentación Legal ......................................................................... 10
2.3 Categorías Fundamentales .................................................................. 12
2.3.1 Gráficos de Inclusión Relacionados ................................................ 12
2.3.2 Constelación de Ideas ...................................................................... 13
2.3.3 Visión Dialéctica de Conceptualizaciones ...................................... 14
vii
2.3.4 Marco Conceptual de la Variable Independiente ............................ 14
2.3.5 Marco Conceptual de la Variable Dependiente .............................. 23
2.4 Hipótesis ................................................................................................ 27
2.5 Señalamiento de las Variables de la Hipótesis ................................... 27
2.5.1 Dependiente..................................................................................... 27
2.5.2 Independiente .................................................................................. 27
3 METODOLOGÍA ............................................................................................ 28
3.1 Enfoque .................................................................................................. 28
3.2 Modalidad Básica de la Investigación................................................. 28
3.2.1 De Campo........................................................................................ 28
3.2.2 Bibliográfica – Documental ............................................................ 28
3.2.3 Experimental ................................................................................... 28
3.2.4 Aplicada .......................................................................................... 29
3.3 Niveles o Tipos de Investigación .......................................................... 29
3.3.1 Exploratorio..................................................................................... 29
3.3.2 Descriptivo ...................................................................................... 29
3.3.3 Correlacional ................................................................................... 29
3.3.4 Explicativo ...................................................................................... 29
3.4 Población y Muestra ............................................................................. 29
3.5 Operacionalización de Variables......................................................... 31
3.6 Recolección de Información................................................................. 34
3.7 Procesamiento, Análisis e Interpretación ........................................... 34
4 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS .................... 35
4.1 Tabulación de la Encuesta ................................................................... 35
4.2 Análisis de los Resultados .................................................................... 36
4.2.1 Interpretación de Datos de la Encuesta ........................................... 36
4.2.2 Entrevista......................................................................................... 47
4.2.3 Valoración de la Ficha de Observación .......................................... 48
4.2.4 Situación Actual .............................................................................. 50
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 51
5.1 Conclusiones .......................................................................................... 51
5.2 Recomendaciones .................................................................................. 52
6 PROPUESTA.................................................................................................... 53
6.1 Datos Informativos ............................................................................... 53
6.1.1 Tema de la Propuesta ...................................................................... 53
6.1.2 Institución Ejecutora ....................................................................... 53
viii
6.1.3 Beneficiarios ................................................................................... 53
6.1.4 Ubicación ........................................................................................ 53
6.1.5 Equipo Responsable ........................................................................ 54
6.2 Antecedentes de la Propuesta .............................................................. 54
6.3 Justificación........................................................................................... 55
6.4 Objetivos ................................................................................................ 56
6.4.1 Objetivo General ............................................................................. 56
6.4.2 Objetivos Específicos ...................................................................... 56
6.5 Análisis de Factibilidad ........................................................................ 57
6.5.1 Factibilidad Técnica ........................................................................ 57
6.5.2 Factibilidad Humana ....................................................................... 57
6.5.3 Factibilidad Económica ................................................................... 57
6.5.4 Factibilidad Comercial .................................................................... 57
6.5.5 Factibilidad Legal............................................................................ 58
6.5.6 Factibilidad Científica ..................................................................... 58
6.6 Fundamentación ................................................................................... 58
6.6.1 Didáctica en la Enseñanza de Microcontroladores ......................... 58
6.6.2 Prácticas Básicas ............................................................................. 59
6.6.3 Prácticas de Transmisión de Datos ................................................ 62
6.6.4 Prácticas de Aplicación de Teoría de DSP ...................................... 64
6.6.5 Prácticas de Robótica ...................................................................... 66
6.6.6 Prácticas de Sistemas Embebidos ................................................... 67
6.6.7 Esquema de la Propuesta ................................................................. 68
6.6.8 Elementos Electrónicos Básicos ..................................................... 69
6.6.9 Microcontroladores PIC .................................................................. 78
6.6.10 Diseño de PCB ................................................................................ 85
6.6.11 Estándares para el diseño de PCB ................................................... 86
6.6.12 Estándar IPC-2221 .......................................................................... 87
6.6.13 Placas de Entrenamiento o Prototipo de Microcontroladores ......... 93
6.6.14 Módulo Principal ............................................................................. 93
6.6.15 Módulo Programador .................................................................... 107
6.6.16 Módulo Pantalla de 7 Segmentos .................................................. 113
6.6.17 Módulo LCD ................................................................................. 117
6.6.18 Módulo Relevadores ..................................................................... 121
6.6.19 Análisis Económico ...................................................................... 128
6.6.20 Implementación del Prototipo ....................................................... 131
ix
6.7 Conclusiones ........................................................................................ 134
6.8 Recomendaciones ................................................................................ 137
7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 139
8 ANEXOS ......................................................................................................... 142
9 GLOSARIO .................................................................................................... 157

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