Elektronikk Komponenter: Introduksjon av mikrokontroller - dummies

A microcontroller er en komplett datamaskin på en enkelt elektronisk chip. De kan kjøpes for $ 50 eller mindre. Som alle datasystemer består mikrodatamaskiner av flere grunnleggende delsystemer:

• Sentral prosesseringsenhet (CPU): En CPU utfører instruksjonene som tilbys av et program. CPUen kan gjøre alle operasjonene som er nødvendige for at datamaskinen skal fungere som den skal, for eksempel å flytte data fra en minnesplass til en annen eller motta data som input fra omverdenen.

• Klokke: CPU og andre komponenter i mikrokontrolleren drives av en klokke som gir timingpulser som styrer pacingen av programinstruksjonene ettersom de utføres en om gangen av CPU. For de fleste mikrokontrollere krysser klokken med et tempo på noen få millioner ticks per sekund. I kontrast klokken som kjører en vanlig stasjonær PC, tikker sammen med noen få milliard flått per sekund.

• Tilfeldig tilgangshukommelse (RAM): Gir et skrapeloddsområde hvor datamaskinen kan lagre dataene den jobber med. Hvis du for eksempel vil at datamaskinen skal bestemme resultatet av en beregning (for eksempel to pluss to), må du angi et sted i RAM der datamaskinen kan lagre resultatet.

  På en stasjonær datamaskin blir mengden ledig RAM målt i milliarder byte (GB for gigabyte). I en mikrokontroller, blir RAM ofte målt bare bytes. Det er riktig: ikke milliarder (GB), millioner (MB; megabyte), eller tusenvis (KB; kilobytes) av bytes, men vanlig gamle byte. For eksempel har den populære BASIC Stamp 2 totalt 32 bytes RAM.

• EEPROM: En spesiell type minne som holder programmet som kjører på en mikrokontroller. EEPROM står for Elektrisk sletbar programmerbar skrivebeskyttet minne , men det blir ikke testet.

  EEPROM er skrivebeskyttet, , som betyr at dataene ikke har blitt lagret i EEPROM når et program kjører på mikrokontrollerens CPU. Det er imidlertid mulig å skrive data til EEPROM-minne ved å koble EEPROM til en datamaskin via en USB-port. Deretter kan datamaskinen sende data til EEPROM.

  Dette er hvordan mikrokontroller er programmert. Du bruker spesiell programvare på en PC for å lage programmet du vil kjøre på mikrokontroller. Deretter kobler du mikrokontrolleren til PCen og overfører programmet fra PC til mikrokontroller. Mikrokontrolleren utfører deretter instruksjonene som er angitt i programmet.

  De fleste mikrokontrollere har noen tusen bytes EEPROM-minne, som er nok til å lagre relativt kompliserte programmer lastet ned fra en PC.

  En av de viktigste funksjonene i EEPROM-minne er at den ikke mister data når du slår av strømmen. Således, når du overfører et program fra en PC til en mikrokontrollerens EEPROM, forblir programmet i mikrokontrolleren til du erstatter det med et annet program.

  Du kan slå av mikrokontrolleren og legge den på en skaphylle i mange år, og når du slår på mikrokontrolleren, vil programmet som ble registrert for mange år, løpe igjen.

• I / O-pinner: En av de viktigste egenskapene til en mikrokontroller er dens I / O-pinner, som gjør det mulig for mikrokontrolleren å kommunisere med omverdenen. Selv om enkelte mikrokontroller har separate inngangspinner og utgangsstifter, har de fleste delte I / O-pinner som kan brukes til både inngang og utgang.

  I / O-pinner bruker vanligvis det grunnleggende TTL-logikkgrensesnittet: HØY (logikk 1) er representert ved +5 V, og LOW (logikk 0) er representert ved 0 V.

  De fleste mikrokontrollere kan kun håndtere en liten mengde av strøm direkte gjennom I / O-pinnene. 20-25 mA er typisk. Det er nok til å lyse opp en LED, men kretser som krever mer strøm, bør isolere høyere strømbelastning fra mikrokontrollerens I / O-pinner. Dette gjøres vanligvis ved å bruke en transistordriver.