¿Qué es un microcontrolador y para qué sirve?

Los microcontroladores son dispositivos utilizados en productos, proyectos y sistemas embebidos simples y complejos. La variedad de proyectos que se pueden realizar con estos microcontroladores son demasiado grandes gracias a sus características que se ajustan a las distintas necesidades que cada empresa o persona puedan tener.

Los microcontroladores los encontramos en distintos aparatos de la vida cotidiana como por ejemplo dentro de los celulares, laptops, automóviles, lavadoras, etc. También los encontramos en aplicaciones avanzadas como el rubro de la agricultura, robótica, aeronautica entre otros rubros.

Un microcontrolador es un circuito integrado programable capaz de almacenar instrucciones dadas por el fabricante o el usuario que las utiliza, el cual tiene un encapsulado que contiene lo necesario para ejecutar su tarea programada. Entre sus componentes principales tenemos:

1. CPU: Es la unidad central de procesamiento, es "el cerebro" de nuestro microcontrolador, se encarga de procesar la información y de ejecutar las instrucciones o realizar las tareas programadas. Por ejemplo controlar la temperatura de una incubadora, mediante el uso de sus periféricos de entradas y salidas.
2. RAM: Es la memoria de datos, es volátil (la información se borra cada vez que se queda sin alimentación eleéctrica) y se encarga de almacenar todos los datos temporales del microcontrolador y que no necesita guardarse una vez se reinicie el microcontrolador o este se apague. Un ejemplo es almacenar las varibales recibidas por sensores como pueden ser la temperatura, humedad, nivel de luz, etc.
3. ROM: Es la memoria que almacena las instrucciones y el programa mismo que nuestra CPU va a ejecutar, esta es una memoria no volátil (no se borra su información asi se le quite la energía eléctrica). 
4. Periféricos: Dependiendo de que modelo o serie sea el microcontrolador, este tendrá periféricos que se encargarán de las entradas y salidas digitales, como pueden ser la lectura de sensores y el control de actuadores como motores mediante contactores.
5. Otros: También cuentan con periféricos importantes como interrupciones, Timers, conversores Analógico digital ADC, entre otros.

Funcionamiento

Los microcontroladores para funcionar necesitan de energía eléctrica, dependiendo de la marca y tipo, el voltaje de alimentación varía, como por ejemplo 3.3V, 5V, etc. 

Para que puedan ejecutar tareas, debemos programarlo con la computadora, utilizando un editor de texto o IDE para poder escribir el código que posteriormente pasará por un proceso del compilador para traducir el código realizado en lenguaje humano y pueda convertirlo a lenguaje máquina, conjunto de bits ceros '0' y unos '1'. El código que se escribe para programarlos puede ser realizado en distintos lenguajes de programación, como el lenguaje C, C++, Python, ensamblador (ASM), Basic, entre otros siendo los más populares el C y ensamblador. El lenguaje a utilizar se elije dependiendo de la marca del microcontrolador y la información del fabricante.

Una vez programado el microcontrolador, este realizará su tarea, que bien puede ser el encender luces LED hasta el controlar la temperatura de un horno eléctrico, haciendo uso de sus pines o "patitas" que son los que controlan cada componente del sistema que conforma.

Importancia

Los microcontroladores tienen una gran importancia en el mundo de la tecnología y desarrollo, ya que gracias a ellos se pueden automatizar procesos, mejorar tareas, optimizar el uso del tiempo y recursos en distintas industrias. Sin los microcontroladores o dispositivos similares como procesadores u otros circuitos integrados, no tendríamos los avances tecnológicos que tenemos hoy en día. En la actualidad todos los aparatos automáticos como lavadoras, refrigeradoras u otros dispositivos que utilizamos en la vida cotidiana, tienen dentro de sí almenos un microcontrolador.

Aplicaciones

Existe una variedad de aplicaciones en las que se utilizan, como por ejemplo:

Robótica

Esta área se encarga de desarrollar robots capaces de cumplir tareas huamanas de una manera eficaz y optimizando tiempo y recursos. Un ejemplo son los robots en las fábricas de automóviles, que parte del proceso de ensamblaje son realizados por robots. Para que estos robots puedan funcionar se utilizan microcontroladores acompañado de otros dispositivos también programables que son pieza clave para que estos puedan desarrollar sus funciones de manera automática.

Agricultura

En la agricultura también se desarrollan proyectos tecnológicos para optimizar los recursos como el agua, la tierra y fertilizantes. En este campo los microcontroladores junto a otros componentes y módulos electrónicos juegan un papel muy importante, se utilizan para automatizar procesos de riegos, controlar condiciones ambientales en un invernadero inteligente o monitorear los parámetros como temperatura, humedad del suelo y fuerza del viento en el campo antes, durante y después del cultivo.

IoT

Una de las aplicaciones también es el internet de las cosas, conocido por sus siglas en ingles como IoT. Consiste en poder controlar o monitorear diversos dispositivos mediante el internet, por ejemplo, monitorear temperatura o fugas de gas en una casa, esta envía las mediciones desde el microcontrolador hasta el celular o dispositivo conectado a internet; este ejemplo mencionado incursiona en el área de la domótica. Otro ejemplo también son los smartwatch. Así como una casa, también se puede controlar o monitorear dispositivos que se encuentran en fábricas, minas, cultivos o ganadería, mediante el internet. Esta solución se opta ya sea por la distancia o dificultad de llegar hasta el mismo lugar donde se encuentra el aparato u objeto a monitorear o controlar, ya que de esa manera se optimiza el uso del tiempo, dinero y algún otro recurso importante.

Conclusión

Los microcontroladores son como computadoras pero reducidas en tamaño y algunas características como memoria, por el hecho de que están fabricadas para ejecutar tareas específicas dependiendo del usuario. También son muy importantes ya que en la actualidad la tecnología depende mucho de ellos por sus diversos usos en las distintas áreas y aplicaciones existentes. 

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