Os microcontroladores são encontrados em vários dispositivos, incluindo o carro que você dirige, seu computador, seu smartphone e até sua máquina de café. À medida que a demanda por tecnologia da informação e coleta de dados continua a aumentar, os microcontroladores se tornaram parte integrante do mundo moderno. O microcontrolador desempenha um papel fundamental na revolução tecnológica que moldou significativamente o mundo moderno.
Os microcontroladores são dispositivos pequenos, versáteis e acessíveis que podem ser implementados e programados com sucesso não apenas por engenheiros experientes, mas também por estudantes, entusiastas e profissionais de vários campos. As aplicações de microcontrolador são infinitas, com exemplos que variam de equipamentos médicos e eletrônicos de consumo de ponta a sistemas aeroespaciais e dispositivos industriais.
Este artigo tem como objetivo fornecer conhecimento essencial sobre os microcontroladores que todos devem saber. Portanto, continue lendo para aprimorar sua compreensão desses dispositivos notáveis!
O que é microcontrolador?
Um microcontrolador, também chamado MCU, é um circuito integrado altamente versátil (IC) usado para controlar outros componentes de um sistema eletrônico. Eles foram projetados para implementar determinadas tarefas e são comumente usadas para um aplicativo específico. Um microcontrolador padrão inclui periféricos de processador, memória e entrada/saída (E/S) integrados a um único chip.
Aparelhos, sistemas de controle de motores de automóveis, ferramentas elétricas e computadores são exemplos de produtos e dispositivos que precisam ser controlados automaticamente em determinadas situações. No entanto, as aplicações dos microcontroladores se estendem muito além desses exemplos, abrangendo uma vasta gama de indústrias e setores.
Essencialmente, um microcontrolador é responsável por coletar entrada, processamento dessas informações e gerar saídas específicas com base nas informações coletadas. Normalmente, os microcontroladores operam em baixas velocidades, variando de 1MHz a 200MHz, e devem ser projetados para consumir menos energia, pois estão incorporados em outros dispositivos que podem ter maior consumo de energia em diferentes áreas.
Tipos de microcontroladores
Os tipos comuns de microcontroladores são:
- O Intel MCS-51 é comumente conhecido como o microcontrolador 8051.
- O microcontrolador AVR
- O controlador de interface programável (PIC)
Antes de selecionar um microcontrolador para o seu projeto, há vários fatores que você precisa ter em mente. Além do custo, é crucial considerar a velocidade máxima, o tamanho do armazenamento de RAM ou ROM, número ou tipos de pinos de E/S disponíveis em um MCU, consumo de energia, restrições e suporte ao desenvolvimento.
Os componentes principais de um microcontrolador
A estrutura básica do microcontrolador inclui diferentes componentes, e os componentes principais são:
- Unidade de Processamento Central (CPU): Freqüentemente chamado de "cérebro" do dispositivo, pois desempenha um papel crucial no funcionamento de um microcontrolador. Ele processa e responde a uma ampla gama de instruções que efetivamente direcionam a operação do microcontrolador. Isso inclui a execução de operações aritméticas complexas, o gerenciamento do fluxo de dados e a geração de sinais de controle precisos seguindo as instruções do programador. Ao usar uma CPU, todos os componentes do microcontrolador estão conectados a um sistema específico. Além disso, a CPU tem a capacidade de buscar e decodificar instruções buscadas através da memória programável.
- Memória:A memória de um microcontrolador é usada para salvar os dados que o processador recebe, que é usado para executar instruções programadas.
Os microcontroladores são projetados com uma determinada capacidade de memória RAM/ROM/flash para armazenar o código -fonte do programa. É importante observar que a memória do microcontrolador pode ser categorizada em dois tipos distintos:
- A memória do programa é responsável por armazenar informações de longo prazo sobre as instruções que a CPU executa. A memória do programa não é volátil, o que significa que mantém informações sem uma fonte de energia. Essa característica permite que a memória do programa preserve os dados por um período prolongado.
- A memória de dados refere -se à memória volátil (ou seja, RAM), que serve como armazenamento temporário durante as instruções de execução está sendo executado. A memória de dados é denominada volátil porque os dados são perdidos quando o microcontrolador perde energia.
- Periféricos de E/S: Os periféricos de E/S simplesmente se referem aos componentes que interagem com o processador e a memória. Esses dispositivos de entrada e saída servem como interface entre o processador e o sistema externo. As portas de entrada recebem informações e as transmitem ao processador como dados binários. O processador recebe esses dados e envia as instruções necessárias para os dispositivos de saída, que executam tarefas externas ao microcontrolador. Embora a CPU, a memória e os periféricos de E/S sejam os elementos centrais do microcontrolador, existem muitos componentes de suporte do microcontrolador, e eles são:
- Analógico ao conversor digital (ADC): Este circuito converte sinais analógicos em sinais digitais. Os microcontroladores podem interagir com dispositivos analógicos externos, como sensores, por meio de seu processador.
- O conversor analógico digital (DAC) é o inverso de um ADC, permitindo que o processador do microcontrolador transmita seus sinais de saída a dispositivos analógicos externos.
- Barramento do sistema: este fio conectivo liga todos os componentes do microcontrolador.
- Porta serial: Esta é uma porta de E/S que permite a conexão entre o microcontrolador e os componentes externos. Funciona de maneira semelhante às portas USB ou paralelo, mas difere na troca de bits.
Aplicações do microcontrolador
Os microcontroladores têm aplicações extensas em vários setores e setores, inclusive no lar e na indústria, fabricação, iluminação, robótica, automotivo, iluminação, energia inteligente, automação industrial, comunicações e Internet.
Um aplicativo de microcontrolador particularmente notável é o seu uso como processador de sinal digital. Freqüentemente, os sinais analógicos recebidos vêm com um certo grau de ruído, que se refere a valores incertos que não podem ser facilmente traduzidos em valores digitais padrão.
Nesses casos, os microcontroladores são inestimáveis, pois empregam suas funcionalidades ADC e DAC para converter o sinal analógico barulhento de entrada em um sinal digital suave e preciso. Ao alavancar o poder dos microcontroladores, as indústrias podem efetivamente enfrentar os desafios colocados por sinais analógicos barulhentos, garantindo processamento de dados preciso e confiável.
Os microcontroladores permitem a operação suave dos sistemas eletromecânicos presentes em vários itens diários de conveniência. Esses itens incluem fornos, dispositivos móveis, geladeiras, torradeiras, televisões, sistemas de videogame e sistemas de rega de gramado. Além disso, os microcontroladores são amplamente utilizados em máquinas de escritório, como fotocopiadoras, scanners, impressoras, máquinas de fax, caixas eletrônicos e sistemas de segurança.
Microcontroladores mais sofisticados são críticos em vários domínios, como aeronaves, veículos, naves espaciais, sistemas médicos e de apoio à vida e robôs. No campo médico, os microcontroladores podem regular as operações de corações artificiais, rins e outros órgãos vitais. Além disso, eles contribuem significativamente para o funcionamento contínuo dos dispositivos protéticos. Os microcontroladores são componentes essenciais que garantem a operação e confiabilidade suaves dessas tecnologias avançadas.