Elektronik Komponenter: Introduktion af mikrocontrollere - dummier

A mikrocontroller er en komplet computer på en enkelt elektronisk chip. De kan købes for $ 50 eller mindre. Som alle computersystemer består mikrocomputere af flere grundlæggende delsystemer:

• Central Processing Unit (CPU): En CPU udfører de instruktioner, der leveres af et program. CPU'en kan gøre alle de nødvendige operationer til at fungere korrekt, f.eks. At flytte data fra et sted til hukommelse til en anden eller modtage data som input fra omverdenen.

• Ur: CPU'en og andre komponenter i mikrocontrolleren drives af et ur, der giver timingpulser, der styrer pacingen af ​​programinstruktioner, da de udføres en ad gangen af ​​CPU'en. For de fleste mikrocontrollere tikker uret et tempo på et par millioner ticks per sekund. I modsætning hertil klikker klokken, der kører en typisk stationær computer, sammen med et par milliard ticks per sekund.

• Tilfældig adgangshukommelse (RAM): Giver et ridsepadsområde, hvor computeren kan gemme de data, den arbejder på. Hvis du f.eks. Vil have computeren til at bestemme resultatet af en beregning (f.eks. To plus to), skal du angive et sted i RAM, hvor computeren kan gemme resultatet.

  På en stationær computer måles mængden af ​​ledig RAM i milliarder bytes (GB til gigabyte). I en mikrocontroller bliver RAM ofte målt kun bytes. Det er rigtigt: ikke milliarder (GB), millioner (MB; megabyte) eller endda tusinder (KB; kilobytes) af bytes, men almindelig gamle bytes. For eksempel har den populære BASIC Stamp 2 i alt 32 bytes RAM.

• EEPROM: En speciel type hukommelse, der holder programmet, der kører på en mikrocontroller. EEPROM står for Elektronisk sletbar programmerbar skrivebeskyttet hukommelse , men det bliver ikke testet.

  EEPROM er skrivebeskyttet, , hvilket betyder, at data, når data er blevet gemt i EEPROM, ikke kan ændres af et program, der kører på mikrocontrollerens CPU. Det er dog muligt at skrive data til EEPROM-hukommelse ved at forbinde EEPROM til en computer via en USB-port. Derefter kan computeren sende data til EEPROM.

  Sådan programmeres mikrocontrollere. Du bruger speciel software på en pc til at oprette det program, du vil køre på mikrocontrolleren. Derefter forbinder du mikrocontrolleren til pc'en og overfører programmet fra pc'en til mikrocontrolleren. Microcontroller udfører derefter instruktionerne i programmet.

  De fleste mikrocontrollere har et par tusinde bytes EEPROM-hukommelse, hvilket er nok til at gemme relativt komplicerede programmer hentet fra en pc.

  En af de vigtigste funktioner i EEPROM-hukommelsen er, at den ikke mister sine data, når du slukker for strømmen. Således, når du overfører et program fra en pc til en mikrocontrollers EEPROM, forbliver programmet i mikrocontrolleren, indtil du erstatter det med et andet program.

  Du kan slukke for mikrocontrolleren og sætte den på en skabet hylde i mange år, og når du tænder mikrocontrolleren igen, vil det program, der blev optaget for mange år siden, løbe igen.

• I / O-ben: En af de vigtigste egenskaber ved en mikrocontroller er dens I / O-ben, , som gør det muligt for mikrocontrolleren at kommunikere med omverdenen. Selv om nogle mikrocontrollere har separate indgangsstifter og udgangsstifter, har de fleste delte I / O-ben, der kan bruges til både input og output.

  I / O-stifter bruger normalt den grundlæggende TTL logic-grænseflade: HIGH (logic 1) er repræsenteret ved +5 V, og LOW (logik 0) er repræsenteret ved 0 V.

  De fleste mikrocontrollere kan kun håndtere en lille mængde af strøm direkte gennem I / O-stifterne. 20-25 mA er typisk. Det er nok til at tænde en LED, men kredsløb, der kræver mere strøm, bør isolere den højere strømbelastning fra mikrocontroller I / O-tappene. Dette gøres normalt ved at bruge en transistordriver.