A mikrovezérlők különféle eszközökben találhatók, beleértve a meghajtott autót, a számítógépet, az okostelefonját és még a kávéfőzőt is. Ahogy az információs technológia és az adatgyűjtés iránti kereslet továbbra is növekszik, a mikrovezérlők szerves részévé váltak a modern világ számára. A mikrovezérlő alapvető szerepet játszik a technológiai forradalomban, amely jelentősen meghatározta a modern világot.
A mikrovezérlők kicsi, sokoldalú, megfizethető eszközök, amelyeket nemcsak a tapasztalt mérnökök, hanem a hallgatók, a hobbisták és a különféle területek szakemberei sikeresen megvalósíthatnak és programozhatnak. A mikrovezérlő alkalmazások végtelenek, példákkal az orvosi berendezésektől és a csúcskategóriás fogyasztói elektronikától a repülőgép-rendszerekig és az ipari eszközökig.
A cikk célja, hogy alapvető ismereteket nyújtson a mikrovezérlőkről, amelyeket mindenkinek tudnia kell. Tehát olvassa tovább, hogy javítsa ezeket a figyelemre méltó eszközök megértését!
Mi a mikrovezérlő?
A mikrovezérlő, más néven MCU, egy nagyon sokoldalú integrált áramkör (IC), amelyet egy elektronikus rendszer más alkatrészeinek vezérlésére használnak. Bizonyos feladatok végrehajtására tervezték, és általában egy adott alkalmazáshoz használják őket. A standard mikrovezérlő tartalmaz egy processzort, memóriát és bemeneti/kimenetet (I/O) perifériákat egyetlen chipbe integrált.
A készülékek, a gépjármű -motorvezérlő rendszerek, az elektromos szerszámok és a számítógépek példák olyan termékekre és eszközökre, amelyeket bizonyos helyzetekben automatikusan ellenőrizni kell. A mikrovezérlők alkalmazása azonban messze túlmutat ezeken a példákon, és magában foglalja az iparágak és az ágazatok hatalmas sorozatát.
Alapvetően a mikrokontroller felelős a bemenetek gyűjtéséért, ezen információk feldolgozásáért és az összegyűjtött információk alapján történő konkrét kimenetek előállításáért. Általában a mikrovezérlők alacsony sebességgel működnek, 1 MHz -től 200 MHz -ig terjednek, és úgy kell megtervezni, hogy kevesebb energiát fogyasztanak, mivel más eszközökbe ágyazódnak be, amelyek nagyobb energiafogyasztással rendelkezhetnek a különböző területeken.
A mikrovezérlők típusai
A mikrovezérlők gyakori típusai:
- Az Intel MCS-51 általában a 8051 mikrovezérlő néven ismert.
- Az AVR mikrovezérlő
- A programozható interfészvezérlő (PIC)
Mielőtt kiválasztaná a mikrovezérlőt a projekthez, számos tényezőt kell szem előtt tartani. A költségek mellett elengedhetetlen, hogy figyelembe vegyék a maximális sebességet, a RAM vagy a ROM tárolási méretét, számát vagy típusait az MCU -n, az energiafogyasztáson, a korlátozásokon és a fejlesztési támogatáson.
A mikrovezérlő alapkomponensei
A mikrovezérlő alapszerkezete különféle alkatrészeket tartalmaz, és az alapkomponensek a következők:
- Központi feldolgozó egység (CPU): Gyakran az eszköz „agyának” nevezik, mivel döntő szerepet játszik a mikrovezérlő működésében. Feldolgozza és reagál számos olyan utasításra, amelyek hatékonyan irányítják a mikrovezérlő működését. Ez magában foglalja a komplex számtani műveletek végrehajtását, az adatáramlás kezelését és a pontos vezérlőjelek generálását a programozó utasításait követve. CPU használatával a mikrovezérlő összes összetevője egy adott rendszerhez van csatlakoztatva. Ezenkívül a CPU képes a programozható memórián keresztül letölteni és dekódolni az utasításokat.
- Memória:A mikrovezérlő memóriája a processzor által fogadott adatok mentésére szolgál, amelyet ezután a programozott utasítások végrehajtására használnak.
A mikrovezérlőket egy bizonyos RAM/ROM/Flash memória kapacitással tervezték a program forráskódjának tárolására. Fontos megjegyezni, hogy a mikrovezérlő memóriája két különálló típusba sorolható:
- A programmemória felelős a CPU által végrehajtott utasításokról szóló hosszú távú információk tárolásáért. A program memóriája nem felejtő, azaz energiaforrás nélkül megőrzi az információkat. Ez a tulajdonság lehetővé teszi a programmemória számára, hogy hosszabb ideig megőrizze az adatokat.
- Az adatmemória az illékony memóriára (azaz a RAM -ra) utal, amely ideiglenes tárolást szolgál a végrehajtási utasítások során. Az adatmemóriát illékonynak nevezik, mivel az adatok elvesznek, amikor a mikrovezérlő elveszíti az energiát.
- I/O perifériák: Az I/O perifériák egyszerűen azokra az összetevőkre utalnak, amelyek a processzorral és a memóriával kapcsolatba lépnek. Ezek a bemeneti és kimeneti eszközök a processzor és a külső rendszer közötti interfészként szolgálnak. A bemeneti portok információkat kapnak, és bináris adatokként továbbítják a processzornak. A processzor ezután megkapja ezeket az adatokat, és elküldi a szükséges utasításokat a kimeneti eszközökhöz, amelyek a mikrovezérlőn kívüli feladatokat hajtják végre. Noha a CPU, a memória és az I/O perifériák a mikrovezérlő alapelemei, a mikrovezérlő számos támogató komponense, és ezek:
- Analóg -digitális konverter (ADC): Ez az áramkör az analóg jeleket digitális jelekké alakítja. A mikrovezérlők a processzoron keresztül kapcsolódhatnak a külső analóg eszközökhöz, például az érzékelőkhöz.
- A digitális analóg konverter (DAC) az ADC inverzje, amely lehetővé teszi a mikrovezérlő processzorának, hogy továbbadja a kimenő jeleit a külső analóg eszközökre.
- Rendszerbusz: Ez a kötőhuzal összekapcsolja az összes mikrovezérlő alkatrészt.
- Soros port: Ez egy I/O port, amely lehetővé teszi a kapcsolatot a mikrovezérlő és a külső alkatrészek között. Hasonlóan működik az USB -hez vagy a párhuzamos portokhoz, de különbözik a BIT Exchange -ban.
Mikrovezérlő alkalmazásai
A mikrovezérlők széles körű alkalmazásokkal rendelkeznek több iparágban és ágazatban, ideértve az otthoni és az iparágot, a gyártást, a világítást, a robotikát, az autóipar, a világítás, az intelligens energia, az ipari automatizálás, a kommunikáció és az internet területén.
Az egyik különösen figyelemre méltó mikrokontroller alkalmazás a digitális jelfeldolgozóként való használata. A kapott analóg jelek gyakran bizonyos fokú zajjal rendelkeznek, amely olyan bizonytalan értékekre utal, amelyeket nem lehet könnyen lefordítani a szokásos digitális értékekké.
Ilyen esetekben a mikrovezérlők felbecsülhetetlen értékűnek bizonyulnak, mivel ADC és DAC funkcióikat alkalmazzák a bejövő zajos analóg jelet sima és pontos digitális jelekké alakítva. A mikrovezérlők erejének kihasználásával az iparágak hatékonyan kezelhetik a zajos analóg jelek által feltett kihívásokat, biztosítva a pontos és megbízható adatfeldolgozást.
A mikrovezérlők lehetővé teszik az elektromechanikus rendszerek zökkenőmentes működését, amely a mindennapi kényelmi termékekben jelen van. Ezek közé tartoznak a sütők, a mobil eszközök, a hűtőszekrények, a kenyérpirítók, a televíziók, a videojáték -rendszerek és a gyep öntözőrendszerek. Ezenkívül a mikrokontrollereket széles körben használják irodai gépekben, például fénymásolókban, szkennerekben, nyomtatókban, faxgépekben, ATM -ekben és biztonsági rendszerekben.
A kifinomultabb mikrovezérlők kritikusak a különböző területeken, például repülőgépek, járművek, űrhajó, orvosi és életmentő rendszerek, valamint robotok. Az orvosi területen a mikrovezérlők szabályozhatják a mesterséges szívek, a vesék és más létfontosságú szervek működését. Ezenkívül jelentősen hozzájárulnak a protézisek zökkenőmentes működéséhez. A mikrovezérlők alapvető elemek, amelyek biztosítják ezen fejlett technológiák zökkenőmentes működését és megbízhatóságát.