Diseño e implementación de prácticas de laboratorio para la asignatura de microprocesadores y microcontroladores

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Título :	Diseño e implementación de prácticas de laboratorio para la asignatura de microprocesadores y microcontroladores
Autor :	BERNAL DIAZ, ARCELIA
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	Actualmente, el área de los microcontroladores está teniendo una constante evolución, lo cual impacta no sólo en los sistemas digitales, sino también en otras áreas de la ingeniería tales como la computación, la mecánica y la mecatrónica. Además, el microcontrolador es indispensable en el desarrollo de cualquier proyecto y su manejo es fundamental. Estas son algunas de las razones por las que se hace necesario que los nuevos profesionales en el área de la electrónica, obtengan un panorama de amplio espectro sobre los conocimientos necesarios sobre esta disciplina. Pero también es relevante reconocer la importancia que representa la implementación de un sistema electrónico basado en microcontroladores. Es importante señalar que la asignatura de Microcontroladores y Microprocesadores presente en las carreras de Ingeniería Eléctrica Electrónica e Ingeniería en Computación, según el mapa curricular de la Facultad de Estudios Superiores Aragón, conllevan un laboratorio de manera obligatoria, el cual no tiene homogeneidad debido a que los profesores que imparten la teoría no siempre imparten el laboratorio a sus mismos estudiantes, existiendo múltiples grupos de laboratorio con diferentes instructores, de forma que los conocimientos de los alumnos son heterogéneos y en muchas ocasiones truncos ya que no siempre pueden converger la práctica con la teoría. Por estas razones, se implementará un conjunto de prácticas sobre el tema de microcontroladores que mejore el aprendizaje en los estudiantes de ingeniería. No sólo servirá para una carrera o una asignatura, también puede ampliarse o adaptarse a varias áreas afines o que estén interesadas en adoptar estas prácticas. Tales prácticas con el equipo adecuado, tienen como objetivo mejorar la comprensión de los temas que son discutidos en las clases teóricas de la asignatura mencionada, facilitando el proceso de enseñanza aprendizaje.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6142
metadata.dc.contributor.responsible:	BERNAL DIAZ, ARCELIA
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2019
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Crear un manual de prácticas para la asignatura Microcontroladores y Microprocesadores. Desarrollar un banco de pruebas que mejore la comprensión de los temas teóricos. Establecer estrategias que refuercen conocimientos y habilidades en la comunidad para enriquecer las actividades académicas y mejorar así el proceso de enseñanza aprendizaje.
metadata.dc.description.hypothesis:	Al diseñar un conjunto de prácticas sobre el tema de microcontroladores se mejorará el aprendizaje de los estudiantes de Ingeniería Eléctrica Electrónica e ingenierías afines. Tales prácticas podrán tener un banco de pruebas que mejorarán la comprensión de los temas teóricos de la asignatura mencionada. Además, no sólo los estudiantes podrán ser beneficiados, sino que toda la comunidad académica estará en posibilidades de tener una herramienta a su alcance para enriquecer las actividades académicas y mejorar así el proceso de enseñanza aprendizaje.
metadata.dc.description.strategies:	La asignatura en la que se basará el conjunto de prácticas es la denominada Microcontroladores y Microprocesadores, presente en el mapa curricular de la Ingeniería Eléctrica Electrónica, la cual tiene un laboratorio cursado independientemente del grupo de teoría. El responsable de este proyecto se ha percatado que hace falta homogeneizar los laboratorios y para tal efecto, ha planteado una serie de prácticas basadas en ir agregando conocimientos gradualmente a los estudiantes sobre los temas de mayor relevancia práctica que está contenida en el temario de la asignatura. Hasta el momento, se han planteado diez prácticas con un objetivo general, sin embargo, puede modificarse la acción específica de algunas de ellas. Por ejemplo, en la Práctica 2 se refiere a generar alguna secuencia de encendido y apagado, pero no se especifica la secuencia particular que debe ejecutarse y es donde se usa el criterio del profesor. Práctica 1 Herramientas de desarrollo Objetivo, que el alumno tenga a su disposición, las herramientas indispensables para trabajar en las prácticas del laboratorio, por ejemplo: el Compilador, un Simulador y algún Grabador de microcontroladores. Práctica 2 Secuencia de encendido y apagado de una salida Objetivo. Integrar conocimientos básicos del controlador para la correcta configuración de puertos y para lograr encender y apagar una salida con retardo de tiempo controlados. Práctica 3 Registro de corrimiento Objetivo. Usar instrucciones y configuraciones para que un puerto (registro) se recorra hacia la derecha o a la izquierda, dependiendo de algunas combinaciones en las entradas. Práctica 4 Convertidor analógico digital Objetivo. Configurar los puertos analógicos y desplegar su resultado por los puertos del microcontrolador. Práctica 5 Temporizadores Objetivo. Generar un retardo con los módulos de temporización del controlador. Práctica 6 Modulación por ancho de pulso. Pulse Width Modulation (PWM) Objetivo. El alumno comprenderá el concepto y las aplicaciones de la modulación por ancho de pulso, implementando un perfil de velocidad de un motor o intensidad lumínica de una lámpara. Práctica 7 Interrupciones Objetivo. El alumno entenderá que existen diferentes fuentes de interrupción e implementará la interrupción externa para modificar un registro y lo desplegará en un puerto. Además, comprenderá la diferencia entre una subrutina y una interrupción. Práctica 8 Uso de tablas. Objetivo. Se emplearán las instrucciones y rutinas necesarias para el uso y la implementación de tablas en el lenguaje ensamblador. Se usará el ejemplo de un motor a pasos. Práctica 9 Comunicación serial Objetivo. Se usarán los módulos de comunicación implementados en los microcontroladores para transmitir y recibir mensajes desde y hacia otro microcontrolador o una computadora Práctica 10. Interfaces alfanuméricas o gráficas. Objetivo. Se programará el microcontrolador con lenguaje parecido al C y se usará de ejemplo la interacción con pantallas de cristal líquido u otros medios de despliegue de información (e.g. la computadora). El objetivo de estas propuestas de trabajo es que lleguen a ser de gran utilidad a próximas generaciones que cursen la materia de Microcontroladores y Microprocesadores. Diseñar un conjunto de prácticas sobre la asignatura Microcontroladores y Microprocesadores.
metadata.dc.description.goals:	Se revisaron los temarios de la materia de Microprocesadores y Microcontroladores de las carreras de Ingeniería en Computación e Ingeniería Eléctrica Electrónica de la FES Aragón, se realizó un análisis de las prácticas que se deben contemplar con respecto a los temas que se deben estudiar. En el caso de Ingeniería en Computación el temario consta de 3 unidades donde 2 se trabajan con el manual de prácticas. En la carrera de Ingeniería Eléctrica Electrónica el temario consta de 7 unidades de los cuales 3 se pueden llevar con práctica con el manual trabajado. Por lo tanto: Ingeniería en Computación contempla 62 horas para impartir las unidades 2 y 3. Ingeniería Eléctrica Electrónica contempla 56 horas para impartir las unidades 4, 5 y 6. En ambas carreras es factible realizar las prácticas propuestas, ya que se destinan 52 horas para trabajar con las prácticas, el análisis se llevó a cabo por medio del diseño de Planeaciones Didácticas de cada práctica. El manual de prácticas de microcontroladores contiene una colección de trabajos, los cuales tienen el objetivo capacitar al alumno y al docente en el área de microcontroladores. El trabajo fue diseñado, analizado y realizado por docentes y estudiantes de la FES Aragón, cabe mencionar que en cada práctica se probó el funcionamiento a nivel programación, simulación y físicamente. El trabajo contiene los siguiente: 10 Planeaciones Didácticas. 10 Prácticas. 10 Videos de Explicación de Códigos. 10 Videos de Simulación de Alambrados. 10 Códigos. 1 Banco de pruebas (facilita el desarrollo de las prácticas). 1 Rúbrica. Evidencias (en el semestre en curso se imparte la materia de microprocesadores y microntroladores). El uso de los microcontroladores en la actualidad son muy utilizados ya que son circuitos que son capaces de controlar tareas específicas en el ámbito de la domótica, robótica, comunicaciones de datos con sistemas móviles, sensores, entre otros; por lo tanto las materias que involucren electrónica con tratamiento de datos y/o sistemas móviles, el manual de prácticas le serán de gran ayuda, por ejemplo: adquisición de datos, bioingeniería, robótica, circuitos para comunicaciones, sistemas de control programable, entre otras. Los materiales en este momento pueden ser consultados vía Internet por medio de links (Google Drive) o Moodle (aula virtual); además que se utilizan las redes sociales para compartir información en equipos de trabajo. Las Planeaciones Didácticas el docente cuenta con un panorama de la forma de llevar a cabo las sesiones de trabajo con los alumnos, así como del tiempo estimado en cada actividad. Se capacitan a alumnos en la parte de microcontroladores para llevar a cabo sus proyectos, como son: Dispositivo Auxiliar para la Rehabilitación de Hombro por Síndrome del Manguito Rotador y Diseño de un Vehículo de Cuatro Ruedas con Direccionabilidad Delantera Independiente. Se participa en difusión: Fiesta de las Ciencias y Humanidades; y Televisión Educativa.
metadata.dc.description.selfAssessment:	La autoevaluación se considera como Excelente, ya que se contemplan los siguientes parámetros de evaluación: -Los objetivos se cumplen en su totalidad. -Se generan recursos humanos expertos en el diseño de prácticas con microcontroladores; diseño de planeaciones didácticas; diseño y edición de videos explicativos en códigos en ensamblador y lenguaje de alto nivel; diseño y edición de videos de simulación de circuitos con microcontroladores. - En cada práctica se probó el funcionamiento a nivel programación, simulación y físicamente. - Se están probando las prácticas con alumnos en el semestre en curso. - Se capacitan a alumnos en microcontroladores para el desarrollo de proyectos que tienen impacto social. -Con el presupuesto ejercido se adquirió una máquina CNC, la cual se armó y se utilizó con éxito para realizar un banco de pruebas con placas PCB de manera rápida y eficiente. -Se logró un equipo de trabajo entre alumnos de Ingeniería en Computación e Ingeniería Eléctrica Electrónica para el desarrollo del trabajo. -Publicación de dos capítulos de libros donde se muestran aplicaciones reales en la utilización de los microntroladores, agradeciendo al programa PAPIME por ser parte de la capacitación de los alumnos. - Difusión a nivel televisivo sobre la importancia de contar con los apoyos PAPIME para lograr que los alumnos tengan la capacitación y así lograr que sus proyectas tengan éxito. -Se siguieron cuidadosamente los lineamientos que solicita la RUA para que los productos puedan ser publicados. -Los productos puedes ser consultados vía Internet. -Los videos y programas son probados por los mismos alumnos para verificar que no sean confusos. -A lo largo de la construcción de las prácticas se trabaja una planeación didáctica para el docente, con la finalidad de trabajar las prácticas de manera exitosa. -Se participa en la Feria de las Ciencias y Humanidades en UNIVERSUM, haciendo incapié de la importancia que tienen los apoyos PAPIME, para lograr el aprendizaje de los alumnos y desarrollo de prototipos funcionales.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	PRIMER AÑO Se revisará el temario de la materia de Microcontroladores y Microprocesadores, para determinar los temas importantes que deben ser tomados en cuenta para su desarrollo en prácticas de laboratorio. A partir de la revisión, se iniciará con el planteamiento de cada una de las prácticas, con el fin de definir el contenido de cada una de ellas, para que exista una relación entre el tema de teoría y la actividad a desarrollar en el laboratorio. Una vez instrumentadas las prácticas, se procederá a implementar cada una de ellas, con el propósito de hacer ensayos con estas y conocer el resultado correcto, así como revisar que la estructura de desarrollo sea clara y comprensible para el estudiante, a fin de que se obtenga siempre el resultado esperado en cada una de las actividades del laboratorio. Al obtener los resultados adecuados en cada una de las prácticas, se procederá a generar un compendio de estas actividades en un manual de prácticas sobre la materia de Microcontroladores y Microprocesadores. Una vez implementadas las prácticas, el siguiente paso consistirá en revisar el equipo con el que se cuenta con el fin de que pueda ser utilizado en otras asignaturas, de tal manera que se utilicen y se exploten todas las capacidades de las herramientas obtenidas en el primer año. Esto implicará entonces revisar los temarios de otras materias de las ingenierías, por ejemplo, mecánica, electrónica y computación para determinar cuáles de ellas pueden ser auxiliadas con el material generado. Se trabajará con recursos en línea y material digital interactivo, relacionado con la asignatura para hacer llegar lo que se genere de este proyecto a otros lugares del mundo. Finalmente, se planteará que este material sirva como cursos o capacitaciones, para alumnos y docentes.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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