Componenti elettronici: Introduzione ai microcontrollori - manichini

Un microcontrollore è un computer completo su un singolo chip elettronico. Possono essere acquistati per $ 50 o meno. Come tutti i sistemi informatici, i microcomputer sono costituiti da diversi sottosistemi di base:

• Unità centrale di elaborazione (CPU): Una CPU esegue le istruzioni fornite da un programma. La CPU può eseguire tutte le operazioni necessarie al corretto funzionamento del computer, come lo spostamento di dati da una posizione della memoria a un'altra o la ricezione di dati come input dal mondo esterno.

• Clock: La CPU e gli altri componenti del microcontrollore sono controllati da un clock che fornisce impulsi di temporizzazione che controllano la stimolazione delle istruzioni del programma mentre vengono eseguite una alla volta dalla CPU. Per la maggior parte dei microcontrollori, il tempo scorre a un ritmo di qualche milione di zecche al secondo. Al contrario, l'orologio che guida un tipico computer desktop scandisce il minimo di miliardi tick al secondo.

• Memoria ad accesso casuale (RAM): Fornisce un'area di blocco dei graffi in cui il computer può memorizzare i dati su cui sta lavorando. Ad esempio, se si desidera che il computer determini il risultato di un calcolo (ad esempio due più due), è necessario fornire una posizione nella RAM in cui il computer può memorizzare il risultato.

  In un computer desktop, la quantità di RAM disponibile viene misurata in miliardi di byte (GB per gigabyte). In un microcontrollore, la RAM viene spesso misurata solo in byte. Esatto: non miliardi (GB), milioni (MB, megabyte) o anche migliaia (KB, kilobyte) di byte, ma semplici vecchi byte. Ad esempio, il popolare BASIC Stamp 2 ha un totale di 32 byte di RAM.

• EEPROM: Un tipo speciale di memoria che contiene il programma che gira su un microcontrollore. EEPROM sta per Memoria di sola lettura programmabile cancellabile elettricamente , ma non sarà sul test.

  EEPROM è di sola lettura, che significa che una volta che i dati sono stati memorizzati nella EEPROM, i dati non possono essere modificati da un programma in esecuzione sulla CPU del microcontrollore. Tuttavia, è possibile scrivere dati nella memoria EEPROM collegando la EEPROM a un computer tramite una porta USB. Quindi, il computer può inviare dati alla EEPROM.

  Ecco come sono programmati i microcontrollori. Si utilizza un software speciale su un PC per creare il programma che si desidera eseguire sul microcontrollore. Quindi, colleghi il microcontroller al PC e trasferisci il programma dal PC al microcontrollore. Il microcontrollore esegue quindi le istruzioni riportate nel programma.

  La maggior parte dei microcontrollori ha qualche migliaio di byte di memoria EEPROM, che è sufficiente per archiviare programmi relativamente complicati scaricati da un PC.

  Una delle caratteristiche più importanti della memoria EEPROM è che non perde i suoi dati quando si spegne la corrente. Quindi, una volta trasferito un programma da un PC a una EEPROM di un microcontrollore, il programma rimane nel microcontrollore fino a quando non lo si sostituisce con qualche altro programma.

  Puoi spegnere il microcontrollore e metterlo su uno scaffale per anni, e quando riaccendi il microcontroller, il programma che è stato registrato anni fa funzionerà di nuovo.

• Pin I / O: Una delle caratteristiche più importanti di un microcontrollore è i suoi pin I / O, che consentono al microcontroller di comunicare con il mondo esterno. Sebbene alcuni microcontrollori abbiano pin di input e pin di output separati, la maggior parte ha pin I / O condivisi che possono essere utilizzati sia per l'input che per l'output.

  I pin I / O solitamente utilizzano l'interfaccia logica TTL di base: HIGH (logica 1) è rappresentata da +5 V, e LOW (logica 0) è rappresentata da 0 V.

  La maggior parte dei microcontrollori può gestire solo una piccola quantità di corrente direttamente attraverso i pin I / O. 20-25 mA è tipico. È sufficiente accendere un LED, ma i circuiti che richiedono più corrente dovrebbero isolare il carico di corrente più elevato dai pin I / O del microcontrollore. Questo di solito è fatto usando un driver a transistor.