INTRODUCCIÓN.

En el campo de las telecomunicaciones es frecuente la necesidad de enviar información entre dos puntos por un medio seguro, el ancho del medio usado por necesidad de espacio y/o ahorro de materiales se suele hacer mediante un dispositivo que permita dicha comunicación segura entre los dos puntos. La información enviada desde A a B, usará una línea y para la información a enviar desde B a A requiere otra línea, sin embargo si usamos un conmutador en cada punto de transmisión (a extremos de la línea) podremos obtener el mismo servicio con una única línea, veamos el gráfico.

EL MULTIPLEXADOR.

En esencia, la función de multiplexar, consiste en enviar por un solo canal las informaciones presentes en varias lineas. El multiplexador o multiplexor se utiliza como un dispositivo que puede recibir varias entradas y transferirlas por un medio de transmisión en modo conmutado o compartido. Es decir, la información de las entradas se transmite, a la única línea de salida de forma simultanea, mediante la selección de las entradas de control. Para lo cual, lo que se hace es, dividir el medio de transmisión en múltiples canales, de manera que, varias entradas puedan comunicarse simultaneamente con otro dispositivo distante en el otro extremo mediante el uso de un demultiplexor, que se encarga de restituir el estado inicial de los datos, como ya se describirá luego.

En su forma más básica se compone de dos entradas de datos A y B, una salida de datos y una entrada de control C, todo esto por cada punto de transmisión. Cuando la entrada de habilitación C se pone a 0 lógico, la señal de datos A es conectada a la salida; cuando la entrada de habilitación C se pone a 1 lógico, la señal de datos B es la que se conecta a la salida. La idea de un conmutador puede ayudar al lector a comprender la filosofía del dispositivo que se describe, ver gráfico anterior.

Cuando tratemos una señal que está multiplexada, deberemos demultiplexarla para poder aprovecharla en el otro extremo. Según la forma en que se realice la mencionada división del medio de transmisión, existen varias clases de multiplexación:

* Multiplexación por división de frecuencia
* Multiplexación por división de tiempo
* Multiplexación por división de código
* Multiplexación por división de longitud de onda

Podemos decir que el multiplexor es una aplicación particular de los decodificadores, de tal manera que existe una entrada de habilitación (EN) por cada puerta AND y al final se hace un OR entre todas las salidas de las puertas AND. La relación entre las entradas de información y las de control es la siguiente:

N=2n

La función de un multiplexor da lugar a diversas aplicaciones como:

1. Selector de entradas. Ejemplo: multiplexor 8 líneas a 1 línea 74LS151.
2. Serializador. Convierte datos de formato paralelo al formato serie, convertidores DAC.
3. Trasmisión multiplexada: Utilizando las mismas líneas de conexión, se transmiten diferentes datos de distinta procedencia.
4. Realización de funciones lógicas: Utilizando inversores, se consigue diseñar funciones complejas, enlazando a 0 ó 1 las entradas según interese, de un modo más compacto que con las tradicionales puertas lógicas.

Debido al gran número de componentes tradicionales, las señales producen ciertas anomalías que requieren ser corregidas para un correcto funcionamiento, se introducen retardos por los propios componentes, otro inconveniente es el espacio que se necesita para ubicar los componentes tradicionales. Es evidente que, con la aparición de los microcontroladores, se logran aplicaciones de esta índole, con mucha fiabilidad, facilidad y más versátiles, como veremos mas adelante.

USANDO LOS MICROCONTROLADORES.

Es cierto que se puede usar el tradicional PIC que todos disponemos, sin embargo no es menos cierto que, ante un proyecto que hayamos de entregar al cliente, es cuando surgen los planteamientos económicos prohibitivos o no justificados. Este es el principal motivo del uso de un microcontrolador y en este caso de micros de la serie PIC.

Antes de comenzar esta parte, vamos a ver unos datos básicos acerca de los LEDs. De acuerdo con la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, un LED es «un Diodo Emisor de Luz: Diodo, el cual emite luz en la unión p-n donde los semiconductores se unen y es proporcional a la corriente que atraviesa la unión. El color depende del material usado».

Según esto, cada led requiere de un voltaje de trabajo que, depende del material usado y de la gama de luz para el que se ha construido. Podemos comprobar que, un LED infrarrojo necesita al menos 1,5 voltios y que para un LED rojo son 1,8 Voltios para producir luz visible. Estos dos colores (infrarrojo y rojo) son los que menor tensión requieren para que emitan luz. Esta es la razón por la cual una batería de 1,5 voltios no puede hacer que funcione un LED. De modo que algunos LEDs, como los verdes requieren 2,5 voltios y un LED azul o blanco requiere hasta 3,2 voltios.

Un LED, como diodo, requiere que la corriente fluya hacia una dirección únicamente. Como se puede leer en la definición, éste no, NO es una resistencia, un diodo es un receptor ideal. Por eso, el LED requiere de una resistencia adicional para cerrar un circuito y para controlar el consumo y evitar la destrucción del LED. El usuario puede calcular el valor de la resistencia utilizando la ley de Ohm:

 Voltaje = Corriente x Resistencia. De donde despejando obtenemos que:
Resistencia = (Voltaje de fuente – Voltaje del LED) / Corriente.

El voltaje y la corriente del led son los valores que requiere el LED para producir luz. Estos valores que, son distintos para cada LED, se pueden encontrar en la documentación del fabricante. Ahora sí podemos seguir.

Con un único pin del microcontrolador, podemos controlar el encendido de dos LEDs. La disposición en serie de los dos LEDs está prevista para una tensión de energía de 3 Voltios, lo que no permite que se ilumine ningún LED, ya que a cada LED le llegan 1,5Voltios y esto no es suficiente para que brillen adecuadamente. Entonces se hace necesaria la intervención del microcontrolador.

Si la tensión de alimentación es de 3 Voltios, en el punto de unión de los dos LEDs, se encuentra una resistencia que se une al puerto de salida (pin) del PIC, esto es esencial en nuestro caso ya que dependiendo del nivel de tensión en este pin, se presentan tres opciones:

1. Con Nivel 0, esto hace que se encienda el LED rojo. El LED verde no se enciende, ya que estará puesto a masa en ambos extremos y por eso no se enciende.
2. Con Nivel 1, el LED rojo tiene ambos extremos al mismo nivel y sin embargo, el LED verde se encuentra polarizado adecuadamente y por tanto se enciende. El diagrama de la derecha es el indicado.
3. Configurando dicho pin como entrada (alta impedancia Z), hará que no se encienda ningún LED.

Sin embargo, a este mismo circuito, si le aplicamos una tensión mayor, probablemente no podamos extinguir los LEDs. En cuyo caso, tenemos que poner una resistencia variable o potenciómetro, en serie según el gráfico y así ajustar la tensión de cada LED, modificando la tensión de encendido del punto medio en ambos LEDs para su adecuado control. No obstante, dado el problema encontrado para ejecutar el proyecto con éxito, optamos por una nueva versión, se trata de conectar los dos LEDs en contraposición, de esta sencilla forma un extremo se puede conectar a un pin de salida RA0 y el otro extremo al RA1, ambas líneas han de estar en oposición para que iluminen los LED y cuando no queramos ambas tendrán el mismo nivel.

De modo que, cuando en la salida RA0, pongamos un 0 y en RA1 un 1, brillará el LED que esté polarizado directamente, lo que impedirá que el otro LED brille. Cuando en el pin de salida RA0 aparezca un 1 y en RA1 un 0, el LED que antes lucía ahora se extinguirá y lucirá el que antes no lo hacía. Esta versión tiene la ventaja de poder usar dos líneas del puerto y ya no dependemos de la tensión de alimentación para el control, como vimos anteriormente.

Por otra parte, multiplexando los puertos del PIC, es posible controlar varios LEDs, usando únicamente unas cuantas líneas de E/S, esto lo veremos más adelante.

Ya disponemos del circuito, sólo tenemos que empezar con el programa que cumpla con lo descrito. Ciertamente es muy simple, sin embargo, no está demás que lo abordemos. Para los que ya saben programar no es necesario que sigan este proceso, para los que empiecen, recomiendo que sigan adelante.

Insisto, como siempre en las primeras líneas de un programa, se hace la descripción, nombre del autor, fecha, configuración de los puertos, que función tiene el programa, etc. Ver el listado que sigue:

En caso de no disponer del ensamblador puede copiar y pegar en su editor preferido el listado en hexadecimal que aparece debajo.

EL DEMULTIPLEXADOR.

También conocido por demultiplexor, como ya se ha indicado, se trata de un dispositivo que hace la función inversa del multiplexor, de modo que son, el complemento uno del otro. Por sí solo, no tiene demasiadas aplicaciones un demultiplexor, siempre se encuentra asociado en aplicaciones produciendo la función que podríamos considerar de, pasar la información serie a paralelo o sea, de una línea al valor de líneas que corresponda el codificado por el multiplexor, como por ejemplo el demultiplexador de direcciones 4 líneas a 16 líneas 74LS154. En el diagrama de la derecha se muestra otro ejemplo.

Fig. 7

Por último, solo a modo de ejemplo de aplicación de estos dispositivos, podemos ver los circuitos que ya usamos en los artículos: contador de 00 a 99, cronómetro, etc. en los que se usan en un mismo dispositivo, codificadores y decodificadores (como sus equivalentes en CMOS son el MC14553B y el MC14543B) multiplexando y demultiplexando las líneas, para mostrar los valores de los dígitos.