Mga Uri ng Microcontroller at Kanilang Mga Aplikasyon

Ang isang microcontroller ay isang solong maliit na tilad at ito ay minarkahan ng μC o uC. Ang teknolohiyang katha na ginamit para sa tagapamahala nito ay VLSI. Ang isang kahaliling pangalan ng microcontroller ay ang naka-embed na controller. Sa kasalukuyan, mayroong iba't ibang mga uri ng microcontroller na mayroon sa merkado tulad ng 4-bit, 8-bit, 64-bit & 128-bit. Ito ay isang naka-compress na microcomputer na ginagamit upang makontrol ang naka-embed na mga pag-andar ng system sa mga robot, office machine, sasakyan sa motor, gamit sa bahay at iba pang mga elektronikong gadget. Ang iba't ibang mga sangkap na ginamit sa isang microcontroller ay isang processor, peripheral, at memorya. Karaniwan itong ginagamit sa iba't ibang mga elektronikong aparato na nangangailangan ng isang bilang ng kontrol na ibibigay ng operator ng aparato. Tinalakay sa artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng mga uri ng microcontrollers at ang kanilang pagtatrabaho.

Ano ang isang Microcontroller?

Ang isang microcontroller ay isang maliit, murang gastos, at may sariling computer-on-a-chip na maaaring magamit bilang isang naka-embed na system. Ang ilang mga microcontroller ay maaaring gumamit ng mga expression na apat na bit at gagana sa mga frequency rate ng orasan, na karaniwang may kasamang:

• Isang 8 o 16-bit microprocessor.
• Kaunting sukat ng RAM.
• Programmable ROM at flash memory.
• Parallel at serial na I / O.
• Mga timer at tagabuo ng signal.
• Analog sa Digital at Digital sa Analog na pagbabago

Kadalasan dapat mayroong mga kinakailangang mababang lakas ang mga microcontroller dahil maraming mga aparato na kinokontrol nila ang pinapatakbo ng baterya. Ginagamit ang mga microcontroller sa maraming electronics ng consumer, mga makina ng kotse, computer peripheral, at kagamitan sa pagsubok o pagsukat. At ang mga ito ay nababagay sa mga pangmatagalang aplikasyon ng baterya. Ang nangingibabaw na bahagi ng mga microcontroller na ginagamit sa kasalukuyan ay naitatanim sa iba pang mga patakaran ng pamahalaan.

Gumagawa ang Mga Microcontroller

Ang chip ng microcontroller ay isang mataas na bilis na aparato, ngunit kung ihahambing sa isang computer ito ay mabagal. Sa gayon ang bawat tagubilin ay papatayin sa loob ng microcontroller sa isang mabilis na bilis. Kapag ang supply ay naka-ON, pagkatapos ay ang quartz oscillator ay isasaaktibo sa pamamagitan ng control logic register. Sa loob ng ilang segundo, tulad ng maagang paghahanda ay nasa pag-unlad, pagkatapos ay sisingilin ang mga capacitor ng parasite.

Sa sandaling nakamit ng antas ng boltahe ang pinakamataas na halaga at dalas ng oscillator ay naging matatag na proseso ng pagsulat ng mga piraso sa mga espesyal na rehistro ng pag-andar. Ang lahat ay nangyayari batay sa CLK ng oscillator at pangkalahatang electronics ay magsisimulang gumana. Ang lahat ng ito ay tumatagal ng napakakaunting nanoseconds.

Ang pangunahing pag-andar ng isang microcontroller ay, maaari itong isaalang-alang tulad ng mga self -osed system na gumagamit ng memorya ng processor. Ang mga peripheral nito ay maaaring magamit tulad ng isang 8051 Microcontroller. Kapag ang karamihan ng mga microcontroller na ginagamit sa kasalukuyan ay naka-embed sa loob ng iba pang mga uri ng makinarya tulad ng mga kagamitan sa telepono, sasakyan at computer system na mga peripheral.

Mga Pangunahing Kaalaman sa Mga Uri ng Microcontrollers

Anumang kagamitan sa kuryente na ginamit upang mag-imbak, sukatin at ipakita ang impormasyon kung hindi man ay ang mga panukala na binubuo ng isang maliit na tilad dito. Ang pangunahing istraktura ng microcontroller ay may kasamang iba't ibang mga bahagi.

CPU

Ang microcontroller ay tinatawag na isang aparato ng CPU, ginagamit upang dalhin at i-decode ang data at sa wakas ay nakumpleto nang epektibo ang inilaan na gawain. Sa pamamagitan ng paggamit ng isang gitnang yunit ng pagpoproseso, ang lahat ng mga bahagi ng microcontroller ay konektado sa isang partikular na system. Ang tagubilin na nakuha sa pamamagitan ng mai-program na memorya ay maaaring nai-decode sa pamamagitan ng CPU.

Memorya

Sa isang microcontroller, ang memory chip ay gumagana tulad ng isang microprocessor dahil iniimbak nito ang lahat ng data pati na rin ang mga programa. Ang mga Microcontroller ay dinisenyo na may ilang halaga ng RAM / ROM / flash memory upang maiimbak ang code ng mapagkukunan ng programa.

I / O Mga Port

Talaga, ang mga port na ito ay ginagamit upang mag-interface kung hindi man magmaneho ng iba't ibang mga kasangkapan tulad ng LEDs, LCDs, printer, atbp.

Serial Ports

Ginagamit ang mga serial port upang magbigay ng mga serial interface sa pagitan ng microcontroller pati na rin ang iba't ibang iba pang mga peripheral tulad ng parallel port.

Mga timer

Ang isang microcontroller ay may kasamang mga timer kung hindi man mga counter. Ginagamit ang mga ito upang pamahalaan ang lahat ng mga pagpapatakbo ng tiyempo at pagbibilang sa isang microcontroller. Ang pangunahing pag-andar ng counter ay upang mabilang sa labas ng pulso samantalang ang mga pagpapatakbo na isinasagawa sa pamamagitan ng timer ay mga pagpapaandar ng orasan, mga henerasyon ng pulso, pagbabago, pagsukat ng dalas, paggawa ng mga oscillation, atbp.

ADC (Analog sa Digital Converter)

Ang ADC ay ang acronym ng analog sa digital converter. Ang pangunahing pag-andar ng ADC ay upang baguhin ang mga signal mula sa analog sa digital. Para sa ADC, ang kinakailangang mga input signal ay analog at ang paggawa ng isang digital signal ay ginagamit sa iba't ibang mga digital application tulad ng mga aparato sa pagsukat

DAC (Digital sa Analog Converter)

Ang akronim ng DAC ay digital sa analog converter, ginamit upang maisagawa ang mga reverse function sa ADC. Pangkalahatan, ginagamit ang aparatong ito upang pamahalaan ang mga analog na aparato tulad ng DC motors, atbp.

Bigyang-kahulugan ang Pagkontrol

Ang tagakontrol na ito ay ginagamit upang bigyan ang naantala na kontrol sa isang tumatakbo na programa at ang interpretasyon ay alinman sa panloob kung hindi man panlabas.

Espesyal na Block ng Pag-andar

Ang ilang mga espesyal na microcontroller na dinisenyo para sa mga espesyal na aparato tulad ng mga robot, ang mga system ng space ay may kasamang isang espesyal na block ng pag-andar. Ang bloke na ito ay may mga karagdagang port upang magsagawa ng ilang partikular na operasyon.

Paano naiuri ang Mga Uri ng Microcontrollers?

Ang mga microcontroller ay nailalarawan hinggil sa lapad ng bus, hanay ng pagtuturo, at istraktura ng memorya. Para sa parehong pamilya, maaaring may iba't ibang mga form na may iba't ibang mga mapagkukunan. Ilalarawan ng artikulong ito ang ilan sa mga pangunahing uri ng Microcontroller na maaaring hindi alam ng mga mas bagong mga gumagamit.

Ang mga uri ng microcontroller ay ipinapakita sa pigura, ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang mga piraso, arkitektura ng memorya, memorya / aparato, at hanay ng pagtuturo. Talakayin natin ito ng maikling.

Mga uri ng Microcontrollers

Mga Uri ng Microcontrollers Ayon sa Bilang ng Mga Bits

Ang mga piraso sa microcontroller ay 8-bits, 16-bits, at 32-bit microcontroller.

Sa isang 8-bit microcontroller, ang punto kung ang panloob na bus ay 8-bit pagkatapos ay isinasagawa ng ALU ang mga pagpapatakbo ng arithmetic at lohika. Ang mga halimbawa ng 8-bit microcontrollers ay ang mga pamilya ng Intel 8031/8051, PIC1x, at Motorola MC68HC11.

Ang 16-bit gumaganap ang microcontroller ng higit na katumpakan at pagganap kumpara sa 8-bit. Halimbawa, ang mga 8-bit microcontroller ay maaari lamang gumamit ng 8 bits, na nagreresulta sa isang pangwakas na saklaw ng 0 × 00 - 0xFF (0-255) para sa bawat cycle. Sa kaibahan, ang 16-bit microcontrollers na may lapad ng kanilang bit data ay may saklaw na 0 × 0000 - 0xFFFF (0-65535) para sa bawat cycle.

Ang pinaka matinding halaga ng isang mas matagal na timer ay maaaring patunayan na maging kapaki-pakinabang sa ilang mga application at circuit. Maaari itong awtomatikong mapatakbo sa dalawang 16 bit na numero. Ang ilang mga halimbawa ng 16-bit microcontrollers ay 16-bit MCU ay pinalawig 8051XA, PIC2x, Intel 8096, at Motorola MC68HC12 na pamilya.

Ang 32-bit gumagamit ang microcontroller ng 32-bit na mga tagubilin upang maisagawa ang mga pagpapatakbo ng arithmetic at lohika. Ginagamit ang mga ito sa mga awtomatikong kinokontrol na aparato kabilang ang hindi maitatanim na mga aparatong medikal, mga sistema ng pagkontrol ng engine, mga makina sa opisina, kagamitan, at iba pang mga uri ng mga naka-embed na system. Ang ilang mga halimbawa ay Intel / Atmel 251 pamilya, PIC3x.

Mga Uri ng Microcontrollers Ayon sa Mga Memory Device

Ang mga aparato ng memorya ay nahahati sa dalawang uri, ang mga ito

• Naka-embed na microcontroller ng memorya
• Panlabas na memory microcontroller

Naka-embed na Memory Microcontroller : Kapag ang isang naka-embed na system ay may isang unit ng microcontroller na mayroong lahat ng mga magagamit na bloke na magagamit sa isang maliit na tilad ay tinatawag na isang naka-embed na microcontroller. Halimbawa, ang 8051 pagkakaroon ng programa at memorya ng data, mga port ng I / O, serial na komunikasyon, mga counter at timer at mga nakakagambala sa maliit na tilad ay isang naka-embed na microcontroller.

Panlabas na Memory Microcontroller : Kapag ang isang naka-embed na system ay may isang unit ng microcontroller na hindi lahat ng mga magagamit na bloke na magagamit sa isang maliit na tilad ay tinatawag na isang panlabas na memory microcontroller. Halimbawa, ang 8031 ​​ay walang memorya ng programa sa maliit na tilad ay isang panlabas na memory microcontroller.

Mga Uri ng Microcontrollers Ayon sa Set ng Pagtuturo

CISC : Ang CISC ay isang Computer na Itinuturo sa Komplikadong Itakda. Pinapayagan nito ang programmer na gumamit ng isang tagubilin sa lugar ng maraming mas simpleng mga tagubilin.

PELIGRAHAN : Ang RISC ay nangangahulugang Reduced Instruction set Computer, ang ganitong uri ng mga set ng tagubilin ay binabawasan ang disenyo ng microprocessor para sa mga pamantayan sa industriya. Pinapayagan nitong gumana ang bawat tagubilin sa anumang rehistro o gumamit ng anumang addressing mode at sabay na pag-access ng programa at data.

Halimbawa para sa CISC at RISC

Mula sa halimbawa sa itaas, pinapaliit ng mga system ng RISC ang oras ng pagpapatupad sa pamamagitan ng pagbawas ng mga cycle ng orasan bawat pagtuturo, at pagpapaikli ng mga system ng CISC ng oras ng pagpapatupad sa pamamagitan ng pagbawas sa bilang ng mga tagubilin bawat programa. Ang RISC ay nagbibigay ng isang mas mahusay na pagpapatupad kaysa sa CISC.

Mga Uri ng Microcontrollers Ayon sa Memory Architecture

Ang memorya ng arkitektura ng microcontroller ay dalawang uri, ang mga ito ay:

• Microcontroller ng arkitektura ng memorya ng Harvard
• Microcontroller ng arkitekturang memorya ng Princeton

Harvard Memory Architecture Microcontroller : Ang puntong kapag ang isang unit ng microcontroller ay may hindi magkatulad na puwang ng address ng memorya para sa programa at memorya ng data, ang microcontroller ay mayroong Harvard memory architecture sa processor.

Princeton Memory Architecture Microcontroller : Ang puntong kapag ang isang microcontroller ay may isang pangkaraniwang address ng memorya para sa memorya ng programa at memorya ng data, ang microcontroller ay mayroong arkitekturang memorya ng Princeton sa processor.

Mga Uri ng Microcontrollers

Mayroong iba't ibang mga uri ng microcontroller tulad ng 8051, PIC, AVR, ARM,

Microcontroller 8051

Ito ay isang 40pin microcontroller na may Vcc ng 5V na konektado sa pin 40 at Vss sa pin 20 na pinananatiling 0V. At may mga input at output port mula P1.0 - P1.7 at kung alin ang pagkakaroon ng isang tampok na open-drain. Nakakuha ng karagdagang mga tampok ang Port3. Ang Pin36 ay may kondisyon na bukas na alisan ng tubig at ang pin17 ay panloob na nakuha ang transistor sa loob ng microcontroller.

Kapag nag-apply kami ng lohika 1 sa port1 pagkatapos ay nakakakuha kami ng lohika 1 sa port21 at kabaligtaran. Ang pagprograma ng microcontroller ay patay na kumplikado. Karaniwan, nagsusulat kami ng isang programa sa C-wika na susunod na na-convert sa wika ng makina na nauunawaan ng microcontroller.

Ang isang RESET pin ay konektado sa pin9, na konektado sa isang capacitor. Kapag ang switch ay ON, ang capacitor ay nagsisimulang singilin at ang RST ay mataas. Ang paglalapat ng isang mataas sa i-reset na pin ay nai-reset ang microcontroller. Kung ilalapat namin ang zero ng lohika sa pin na ito, sinisimulan ng programa ang pagpapatupad mula sa simula.

Memory Architecture ng 8051

Ang memorya ng 8051 ay nahahati sa dalawang bahagi. Ang mga ito ay Program Memory at Memory ng Data. Iniimbak ng Program Memory ang program na naisasakatuparan samantalang pansamantalang iniimbak ng Data Memory ang data at ang mga resulta. Ang 8051 ay ginamit sa isang malawak na bilang ng mga aparato, pangunahin dahil madali itong isama sa isang aparato. Pangunahing ginagamit ang mga microcontroll sa pamamahala ng enerhiya, touch screen, sasakyan, at mga aparatong medikal.

Memory ng Programang 8051

At

Data Memory ng 8051

Paglalarawan ng Pin ng 8051 Microcontroller

Pin-40: Ang Vcc ay ang pangunahing mapagkukunan ng kuryente ng + 5V DC.

Pin 20: Vss - kinakatawan nito ang koneksyon sa lupa (0 V).

Mga Pin 32-39: Kilala bilang Port 0 (P0.0 hanggang P0.7) sa paghahatid bilang I / O port.

Pin-31: Ginagamit ang Address Latch Enable (ALE) upang ma-demultiplex ang signal ng address-data ng port 0.

Pin-30: (EA) Ginagamit ang input ng Panlabas na Pag-access upang paganahin o huwag paganahin ang panlabas na pag-interface ng memorya. Kung walang kinakailangang panlabas na memorya, ang pin na ito ay laging mataas.

Pin- 29: Ginagamit ang Program Store Enable (PSEN) upang basahin ang mga signal mula sa memorya ng panlabas na programa.

Mga Pins- 21-28: Kilala bilang Port 2 (P 2.0 hanggang P 2.7) - bilang karagdagan sa paghahatid bilang I / O port, ang mas mataas na order signal bus bus ay multiplexed sa quasi bi directional port na ito.

Mga Pin 18 at 19: Ginamit upang i-interfacing ang isang panlabas na kristal upang magbigay ng isang orasan ng system.

Mga Pin 10 - 17: Naghahain din ang port na ito ng ilang iba pang mga pag-andar tulad ng mga nakakagambala, timer input, control signal para sa panlabas na memorya ng interfacing na Basahin at Isulat. Ito ay isang quasi bidirectional port na may panloob na pull-up.

Pin 9: Ito ay isang RESET pin, ginamit upang itakda ang 8051 microcontrollers sa mga paunang halaga, habang ang microcontroller ay gumagana o sa paunang pagsisimula ng application. Ang RESET pin ay dapat na itakda nang mataas para sa 2 cycle ng makina.

Mga Pin 1 - 8: Ang port na ito ay hindi naghahatid ng anumang iba pang mga pagpapaandar. Ang Port 1 ay isang quasi bi-directional na I / O port.

Renesas Microcontroller

Ang Renesas ay ang pinakabagong pamilya ng automotive microcontroller na nag-aalok ng mga tampok na may mahusay na pagganap na may isang pambihirang mababang paggamit ng kuryente sa isang malawak at maraming nalalaman na pagpapalawak ng mga item. Nag-aalok ang microcontroller na ito ng rich security security at naka-embed na mga katangian ng kaligtasan na kinakailangan para sa bago at advanced na mga application ng automotive. Sinusuportahan ng pangunahing istraktura ng microcontroller CPU ang mataas na pagiging maaasahan at mataas na pagganap.

Ang buong anyo ng RENESAS microcontroller ay 'Renaissance Semiconductor for Advanced Solutions'. Ang mga microcontroller na ito ay nag-aalok ng pinakamahusay na pagganap sa mga microprocessor pati na rin ang mga microcontroller upang magkaroon ng mahusay na mga tampok sa pagganap kasama ang napakababang paggamit ng kuryente pati na rin ang solidong packaging.

Ang microcontroller na ito ay may malaking kapasidad ng memorya pati na rin ang pag-pinout, kaya't ginagamit ang mga ito sa iba't ibang mga application ng control ng automotive. Ang pinakatanyag na mga pamilya ng microcontroller ay ang RX pati na rin ang RL78 dahil sa kanilang mataas na pagganap. Ang mga pangunahing tampok ng RENESAS RL78, pati na rin ang mga RX na nakabatay sa pamilya na mga microcontroller, ay nagsasama ng sumusunod.

• Ang arkitekturang ginamit sa microcontroller na ito ay ang CISC Harvard na arkitektura na nagbibigay ng mataas na pagganap.
• Ang pamilya ng RL78 ay maa-access sa 8-bit pati na rin ang 16bit microcontrollers samantalang ang RX na pamilya ay isang 32-bit microcontroller.
• Ang RL78 family microcontroller ay isang low-power microcontroller samantalang ang RX family ay nagbibigay ng mataas na kahusayan pati na rin ang pagganap.
• Ang RL78 Family microcontroller ay magagamit mula sa 20 pin hanggang 128 pin samantalang ang RX pamilya ay makukuha sa isang 48-pin microcontroller sa isang 176-pin na pakete.
• Para sa RL78 microcontroller, ang flash memory ay saklaw mula 16KB hanggang 512KB samantalang, para sa pamilyang RX, ito ay 2MB.
• Ang RAM ng microcontroller ng pamilya RX ay mula sa 2KB hanggang 128KB.
• Ang Renesas microcontroller ay nag-aalok ng mababang lakas, mataas na pagganap, katamtaman na mga pakete, at ang pinakamalaking saklaw ng mga laki ng memorya na pinagsama kasama ang mga katangiang mayaman na mga peripheral.

Mga Renesas Microcontroller

• Nag-aalok ang Renesas ng pinaka maraming nalalaman mga pamilya ng microcontroller sa mundo halimbawa ang aming pamilya RX ay nag-aalok ng maraming uri ng mga aparato na may mga variant ng memorya mula sa 32K flash / 4K RAM sa isang hindi kapani-paniwalang 8M flash / 512K RAM.
• Ang RX Family ng 32-bit microcontrollers ay isang tampok na mayaman, pangkalahatang layunin na MCU na sumasaklaw sa isang malawak na hanay ng mga naka-embed na application ng kontrol na may mabilis na pagkakakonekta, pagproseso ng digital signal, at kontrol ng inverter.
• Ang pamilyang RX microcontroller ay gumagamit ng 32-bit pinahusay na arkitektura ng Harvard CISC upang makamit ang napakataas na pagganap.

Paglalarawan ng Pin

Ang pag-aayos ng pin ng Renesas microcontroller ay ipinapakita sa pigura:

Diagram ng Renesas Microcontrollers Pin

Ito ay isang 20 pin microcontroller. Ang Pin 9 ay Vss, ground pin, at Vdd, power supply pin. Mayroon itong tatlong magkakaibang uri ng makagambala, na kung saan ay normal na makagambala, mabilis na makagambala, mabilis na magambala.

Ang mga normal na pagkagambala ay nag-iimbak ng mga makabuluhang pagrehistro sa stack sa pamamagitan ng paggamit ng mga tagubilin sa push at pop. Ang mabilis na pagkagambala ay awtomatikong nakaimbak ng counter ng programa at salitang katayuan ng processor sa mga espesyal na pagrehistro ng backup, kaya mas mabilis ang oras ng pagtugon. At ang mga nakakagambala na mataas na bilis ay naglalaan ng hanggang sa apat ng mga pangkalahatang pagrehistro para sa nakatuong paggamit ng makagambala upang mapalawak ang bilis kahit na mas malayo.

Ang panloob na istraktura ng bus ay nagbibigay ng 5 panloob na mga bus upang matiyak na ang paghawak ng data ay hindi pinabagal. Ang mga pagkuha ng tagubilin ay nagaganap sa pamamagitan ng isang malawak na 64-bit na bus, kaya't dahil sa mga tagubilin na may variable na haba na ginamit sa mga arkitektura ng CISC.

Mga Tampok at Pakinabang ng mga RX Microcontroller

• Ang mababang paggamit ng kuryente ay napagtanto gamit ang multi-core na teknolohiya
• Suporta para sa operasyon ng 5V para sa mga disenyo ng pang-industriya at kasangkapan
• Kakayahang sukatin mula 48 hanggang 145 na mga pin at mula 32KB hanggang 1MB flash memory, kasama ang 8KB ng data flash memory na kasama
• Pinagsamang tampok sa kaligtasan
• Ang isang pinagsamang rich na hanay ng pag-andar ng 7 UART, I2C, 8 SPI, kumpara, 12-bit ADC, 10-bit DAC at 24-bit ADC (RX21A), na magbabawas sa gastos ng system sa pamamagitan ng pagsasama ng karamihan sa mga pagpapaandar

Paglalapat ng Renesas Microcontroller

• Awtomatikong pang-industriya
• Mga aplikasyon sa komunikasyon
• Mga aplikasyon sa pagkontrol ng motor
• Pagsubok at pagsukat
• Mga aplikasyon sa medisina

Mga AVR Microcontroller

Ang AVR microcontroller ay binuo ni Alf-Egil Bogen at Vegard Wollan mula sa Atmel Corporation. Ang mga AVR microcontroller ay binago ang arkitektura ng Harvard RISC na may magkakahiwalay na alaala para sa data at programa at ang bilis ng AVR ay mataas kung ihahambing sa 8051 at PIC. Ang AVR ay nangangahulugang SA lf-Egil Bogen at V egard Wollan's R Processor ng ISC.

Atmel AVR Microcontroller

Pagkakaiba sa pagitan ng 8051 at AVR Controllers

• Ang mga 8051 ay mga 8-bit na kontrolado batay sa arkitektura ng CISC, ang mga AVR ay mga 8-bit na kontrolado batay sa arkitektura ng RISC
• Ang 8051 ay gumagamit ng higit na lakas kaysa sa isang AVR microcontroller
• Noong 8051, madali kaming makakapagprogram kaysa sa AVR microcontroller
• Ang bilis ng AVR ay higit sa 8051 microcontroller

Pag-uuri ng Mga Controller ng AVR

Ang mga AVR Microcontroller ay inuri sa tatlong uri:

• TinyAVR - Mas kaunting memorya, maliit na sukat, angkop lamang para sa mas simpleng mga application
• MegaAVR - Ito ang pinakatanyag na pagkakaroon ng isang mahusay na halaga ng memorya (hanggang sa 256 KB), ang mas mataas na bilang ng mga inbuilt na peripheral, at angkop para sa katamtaman hanggang sa kumplikadong mga application
• XmegaAVR - Ginamit nang komersyo para sa mga kumplikadong aplikasyon, na nangangailangan ng malaking memorya ng programa at mataas na bilis

Mga tampok ng AVR Microcontroller

• 16KB ng In-System Programmable Flash
• 512B ng In-System Programmable EEPROM
• 16-bit na Timer na may mga sobrang tampok
• Maramihang mga panloob na oscillator
• Panloob, self-programmable na tagubilin ng flash memory hanggang sa 256K
• Mapaprograma sa system na gamit ang mga pamamaraan ng ISP, JTAG o mataas na boltahe
• Opsyonal na seksyon ng boot code na may independiyenteng mga lock bit para sa proteksyon
• Mga kasabay / hindi kasabay na serial peripheral (UART / USART)
• Serial peripheral interface bus (SPI)
• Universal serial interface (USI) para sa dalawa / tatlong-wire na kasabay na paglipat ng data
• Watchdog timer (WDT)
• Maramihang mga mode ng pagtulog na nakakatipid ng lakas
• 10-bit A / D Mga Converter, na may multiplex na hanggang 16 na mga channel
• CAN at suporta ng USB controller
• Ang mga aparatong mababa ang boltahe ay umaandar hanggang sa 1.8v

Maraming mga AVR microcontroller ng pamilya, tulad ng ATmega8, ATmega16, at iba pa. Sa artikulong ito, tinatalakay namin ang ATmega328 microcontroller. Ang ATmega328 at ATmega8 ay mga pin na katugmang ICs ngunit sa functionally magkakaiba ang mga ito. Ang ATmega328 ay may flash memory na 32kB, kung saan ang ATmega8 ay mayroong 8kB. Ang iba pang mga pagkakaiba ay sobrang SRAM at EEPROM, ang pagdaragdag ng mga interrupts ng pagbabago ng pin, at mga timer. Ang ilan sa mga tampok ng ATmega328 ay:

Mga tampok ng ATmega328

• 28-pin AVR microcontroller
• Memory ng programang flash ng 32kbytes
• Memorya ng EEPROM data ng 1kbytes
• Memorya ng SRAM data ng 2kbytes
• Ang I / O na mga pin ay 23
• Dalawang 8-bit timer
• A / D converter
• Anim na channel na PWM
• Inbuilt USART
• Panlabas na Oscillator: hanggang sa 20MHz

Pin Paglalarawan ng ATmega328

Dumating ito sa 28 pin DIP, ipinapakita sa figure sa ibaba:

Diagram ng AVR Microcontrollers Pin

Vcc: Boltahe ng suplay ng digital.

GND: Lupa

Port B: Ang Port B ay isang 8-bit bi-directional na I / O port. Ang mga Port B pin ay tri-nakasaad kapag ang isang kundisyon ng pag-reset ay naging aktibo o isa, kahit na ang orasan ay hindi tumatakbo.

Port C: Ang Port C ay isang 7-bit bi-directional na I / O port na may panloob na resistors ng pull-up.

PC6 / RESET

Port D: Ito ay isang 8-bit bi-directional na I / O port na may panloob na resistors ng pull-up. Ang mga output buffer ng Port D ay binubuo ng mga simetriko na katangian ng drive.

AVcc: Ang AVcc ay ang supply boltahe pin para sa ADC.

AREF: Ang AREF ay ang sangguniang sangguniang pin para sa ADC.

Mga aplikasyon ng AVR Microcontroller

Maraming mga application ng mga AVR microcontroller ginagamit ang mga ito sa pag-aautomat ng bahay, touch screen, sasakyan, medikal na aparato, at pagtatanggol.

PIC Microcontroller

Ang PIC ay isang peripheral interface controller, na binuo ng microelectronics ng pangkalahatang instrumento, sa taong 1993. Kinokontrol ito ng software. Maaari silang mai-program upang makumpleto ang maraming mga gawain at makontrol ang isang linya ng henerasyon at marami pa. Ang PIC microcontrollers ay naghahanap ng daan patungo sa mga bagong application tulad ng mga smartphone, audio accessories, video gaming peripheral, at advanced na mga aparatong medikal.

Maraming mga PIC, nagsimula sa PIC16F84 at PIC16C84. Ngunit ito lamang ang abot-kayang mga flash PIC. Kamakailan ay ipinakilala ng Microchip ang mga flash chip na may mga uri na mas kaakit-akit, tulad ng 16F628, 16F877, at 18F452. Ang 16F877 ay nasa paligid ng dalawang beses ang presyo ng lumang 16F84 ngunit may walong beses sa laki ng code, mas maraming RAM, mas maraming I / O na pin, isang UART, A / D converter, at marami pang iba.

PIC Microcontroller

Mga tampok ng PIC16F877

Ang mga tampok ng pic16f877 ay nagsasama ng sumusunod.

• Mataas na pagganap na RISC CPU
• Hanggang sa 8K x 14 na salita ng memorya ng FLASH program
• 35 Mga Tagubilin (naayos na haba na pag-encode-14-bit)
• 368 × 8 static na memorya ng data na nakabatay sa RAM
• Hanggang sa 256 x 8 bytes ng memorya ng data ng EEPROM
• Makagambala kakayahan (hanggang sa 14 na mapagkukunan)
• Tatlong mga mode sa pagtugon (direkta, hindi direkta, kamag-anak)
• Pag-reset ng power-on (POR)
• Memorya ng arkitektura ng Harvard
• Pag-save ng power mode na SLEEP
• Malawak na saklaw ng boltahe ng operating: 2.0V hanggang 5.5V
• Mataas na lababo / kasalukuyang pinagmulan: 25mA
• Makina batay sa accumulator

Mga Tampok na Peripheral

3 timer / counter (programmable pre-scalars)

• Ang Timer0, Timer2 ay 8-bit timer / counter na may 8-bit pre-scalar
• Ang Timer1 ay 16-bit, maaaring madagdagan habang natutulog sa pamamagitan ng panlabas na kristal / orasan

Dalawang makunan, ihambing, mga module ng PWM

• Itinatala ng pag-andar ng pag-capture ng input ang bilang ng Timer1 sa isang paglipat ng pin
• Ang isang output ng pagpapaandar ng PWM ay isang square wave na may programmable na panahon at cycle ng tungkulin.

10-bit 8 channel na analog-to-digital converter

USART na may pagtuklas ng 9-bit na address

Kasabay na serial port na may master mode at I2C Master / Slave

Ang 8-bit na parallel port ng alipin

Mga Tampok ng Analog

• 10-bit, hanggang sa 8-channel na Analog-to-Digital Converter (A / D)
• Brown-out Reset (BOR)
• Analog Comparator module (Programmable input multiplexing mula sa mga input ng aparato at mga output ng kumpara ay naa-access sa labas)

Paglalarawan ng Pin ng PIC16F877A

Ang paglalarawan ng pin ng PIC16F877A ay tinalakay sa ibaba.

Mga kalamangan ng PIC

• Ito ay isang disenyo ng RISC
• Ang code nito ay lubhang mabisa, pinapayagan ang PIC na tumakbo na may karaniwang mas kaunting memorya ng programa kaysa sa mas malalaking kakumpitensya nito
• Ito ay isang mababang gastos, mataas na bilis ng orasan

Isang Karaniwang Circuit ng Application ng PIC16F877A

Ang circuit sa ibaba ay binubuo ng isang lampara na ang switching ay kinokontrol gamit ang isang PIC microcontroller. Ang Microcontroller ay interfaced sa isang panlabas na kristal na nagbibigay ng input ng orasan.

Application ng PIC16F877A Microcontrollers

Ang PIC ay nakipag-interfaced din sa isang push-button at sa pagpindot sa pindutan ng push, ang Microcontroller nang naaayon ay nagpapadala ng isang mataas na signal sa base ng transistor, upang lumipat sa transistor at sa gayon ay magbigay ng tamang koneksyon sa relay upang mabuksan ito at payagan ang pagdaan ng kasalukuyang AC sa lampara at sa gayon ang ilaw ay kumikinang. Ang katayuan ng operasyon ay ipinapakita sa LCD na naka-interface sa PIC microcontroller.

MSP Microcontroller

Ang isang microcontroller tulad ng MSP430 ay isang 16-bit microcontroller. Ang salitang MSP ay ang daglat ng 'Mixed Signal Processor'. Ang pamilyang microcontroller na ito ay kinuha mula sa Texas Instruments at dinisenyo para sa mababang gastos pati na rin ang mga mababang sistema ng pagwawaldas ng kuryente. Ang tagakontrol na ito ay nagsasama ng isang 16-bit na data bus, na tinutugunan ang mga mode-7 na may nabawasan na itinakda na mga tagubilin, na nagpapahintulot sa isang mas siksik, mas maikli, code ng programa na ginagamit para sa mabilis na pagganap.

Ang Microcontroller na ito ay isang uri ng integrated circuit, ginagamit upang maisagawa ang mga programa upang makontrol ang iba pang mga machine o aparato. Ito ay isang uri ng isang micro-aparato, ginagamit upang makontrol ang iba pang mga machine. Ang mga tampok ng microcontroller na ito ay karaniwang magagamit sa iba pang mga uri ng microcontroller.

• Kumpletuhin ang SoC tulad ng ADC, LCD, I / O port, RAM, ROM, UART, watchdog timer, pangunahing timer, atbp.
• Gumagamit ito ng isang panlabas na kristal at isang fll (dalas na loop na naka-lock) na oscillator na pangunahing kinukuha ang lahat ng panloob na CLKs
• Ang paggamit ng kuryente ay mababa tulad ng 4.2 nW para lamang sa bawat tagubilin
• Ang matatag na generator para sa pinaka-madalas na ginagamit na mga Constant tulad ng –1, 0, 1, 2, 4, 8
• Karaniwang mataas na bilis ay 300 ns para sa bawat tagubilin tulad ng 3.3 MHz CLK
• Ang mga mode sa pag-address ay 11 kung saan ginagamit ang pitong mga mode sa pag-address para sa mga source operand at apat na mga mode sa pag-address para sa patutunguhang operand.
• Ang arkitektura ng RISC na may 27 pangunahing mga tagubilin

Ang kapasidad ng real-time ay puno, matatag, at nominal na system CLK dalas ay maaaring makuha pagkatapos ng 6-orasan lamang sa sandaling ang MSP430 ay naibalik mula sa low-power mode. Para sa pangunahing kristal, walang naghihintay upang simulan ang pag-stabilize at pag-oscillation.

Ang mga pangunahing tagubilin ay pinagsama gamit ang mga espesyal na tampok upang gawing madali ang programa sa loob ng MSP430 microcontroller gamit ang assembler kung hindi man sa C upang magbigay ng natitirang pag-andar pati na rin ang kakayahang umangkop. Halimbawa, kahit na sa pamamagitan ng paggamit ng isang mababang bilang ng tagubilin, ang microcontroller ay may kakayahang sundin ang humigit-kumulang sa buong hanay ng pagtuturo.

Hitachi Microcontroller

Ang Hitachi microcontroller ay kabilang sa pamilya H8. Ang isang pangalan tulad ng H8 ay ginagamit sa loob ng isang malaking 8-bit, 16-bit & 32-bit na pamilya ng mga microcontroller. Ang mga microcontroller na ito ay binuo sa pamamagitan ng Renesas Technology. Ang teknolohiyang ito ay itinatag sa Hitachi semiconductors, sa taong 1990.

Motorola Microcontroller

Ang Motorola microcontroller ay isang lubos na isinama na microcontroller, na ginagamit para sa proseso ng paghawak ng data na may mataas na pagganap. Ang unit ng microcontroller na ito ay gumagamit ng isang SIM (System Integration Module), TPU (Time Processing Unit) at QSM (Queued Serial Module).

Mga kalamangan ng Mga Uri ng Microcontrollers

Ang mga pakinabang ng mga uri ng microcontrollers ay kasama ang sumusunod.

• Nakakaasa
• Magagamit muli
• Matipid sa enerhiya
• Sulit
• Magagamit muli
• Nangangailangan ito ng mas kaunting oras upang gumana
• Ang mga ito ay nababaluktot at napakaliit
• Dahil sa kanilang mataas na pagsasama, ang laki at gastos ng system ay maaaring mabawasan.
• Ang pag-interface ng microcontroller ay madali kasama ang karagdagang mga ROM, RAM & I / O port.
• Maraming gawain ang maaaring gampanan, kaya't mababawasan ang epekto ng tao.
• Ito ay simpleng gamitin, pag-troubleshoot at pagpapanatili ng system ay simple.
• Gumagana ito tulad ng isang microcomputer nang walang anumang mga digital na bahagi

Mga disadvantages ng Mga Uri ng Microcontrollers

Ang mga kawalan ng mga uri ng microcontrollers ay kasama ang sumusunod.

• Pagiging kumplikado sa Programming
• Sensitivity sa Electrostatic
• Ang interfacing sa mga aparatong may kapangyarihan ay hindi posible.
• Ang istraktura nito ay mas kumplikado kumpara sa mga microprocessor.
• Pangkalahatan, ginagamit ito sa mga microdevice
• Gumagawa lamang ito ng hindi kumpletong blg. ng pagpapatupad nang sabay-sabay.
• Karaniwan itong ginagamit sa micro kagamitan
• Mayroon itong isang mas kumplikadong istraktura kumpara sa isang microprocessor
• Hindi maaaring direktang i-interface ng microcontroller ang isang mas mataas na aparato ng kuryente
• Gumagawa lamang ito ng isang limitadong bilang ng mga pagpapatupad nang sabay-sabay

Mga aplikasyon ng Mga Uri ng Microcontrollers

Pangunahing ginagamit ang mga microcontroller para sa mga naka-embed na aparato, sa kaibahan sa mga microprocessor na ginagamit sa mga personal na computer kung hindi man ang ibang mga aparato. Pangunahin itong ginagamit sa iba`t ibang mga kagamitang tulad ng hindi maitatag na mga medikal na aparato, mga tool sa kuryente, mga sistema ng pagkontrol ng engine sa mga sasakyan, makina na ginagamit sa mga tanggapan, mga gamit na kinokontrol sa pamamagitan ng remote, mga laruan, atbp. Ang mga pangunahing aplikasyon ng mga uri ng microcontrollers ay kasama ang mga sumusunod.

• Mga sasakyan
• Mga system ng pagmamarka ng kamay
• Mga mobile phone
• Mga Sistema ng Computer
• Mga Alarma sa Seguridad
• Mga gamit sa bahay
• Kasalukuyang metro
• Mga camera
• Micro Oven
• Mga Instrumentong Pagsukat
• Mga aparato para sa pagpigil sa proseso
• Ginamit sa mga aparato sa pagsukat at pagsukat, voltmeter, pagsukat ng mga umiikot na bagay
• Pagkontrol ng Mga Device
• Mga aparato sa kagamitan na pang-industriya
• Mga aparato sa instrumento sa Mga Industriya
• Light Sensing
• Mga aparatong pangkaligtasan
• Iproseso ang mga control device
• Pagkontrol ng mga aparato
• Pagtuklas ng apoy
• Pag-sensing ng temperatura
• Mga mobile phone
• Mga Auto Mobiles
• Mga Makinang Panghuhugas
• Mga camera
• Mga Alarma sa Seguridad

Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang ideya ng mga uri ng microcontrollers . Ang mga Microcontroller na ito ay mga single-chip microcomputer at ang teknolohiyang ginamit para sa katha nito ay VLSI. Kilala rin ito bilang mga naka-embed na Controller na magagamit sa 4-bit, 8-bit, 64-bit, at 128-bit. Ang chip na ito ay dinisenyo upang makontrol ang iba't ibang mga pag-andar ng naka-embed na system. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang pagkakaiba sa pagitan ng isang microprocessor at isang microcontroller?