А що ж таке той мікроконтролер (МК)? Якщо сказати по простому то фактично це цілий комп'ютер в одній мікросхемі! Просто він дуже простий по характеристиках (порівняно з сучасними ПК, так як є мікроконтролери, що явно потужніші за старі спектруми та, навіть за і486 :-)). І призначений для вирішення задач у всіляких "вбудованих" системах.
Тобто в мікроконтролері є:
- Арифметично-логічний пристрій (процесор), що виконує обчислення та логічні операції;
- Оперативна пам'ять (RAM);
- Пам'ять програм (Flash), що є аналогом жорсткого диску ПК, в ній зберігається програма-прошивка;
- Енергонезалежна пам'ять (EEPROM), туда програма можна зберігати дані, які не будуть зникати при вимкненні живлення. Пам'ять програм також енергонезалежна, але зберігати туди дані підчас роботи програма не може (в принципі це можливо, але так не роблять по причині обмеженої кількості циклів запису-стирання (10 000 для AVR));
- Порти вводу-виводу, які використовуються для зв'язку з "зовнішнім світом". Якщо в ПК порти стандартизовані і мають кожен своє призначення, то тут це просто виводи, які можна сконфігурувати програмно в залежності від побажань розробника пристрою на МК.
- Інша периферія, наприклад аналогово-цифровий перетворювач(фактично вимірює значення напруги на вході, виводячи результат в цифровій формі), аналоговий компаратор (порівнює напруги двох аналогових сигналів і видає значення більше/меньше як 1 чи 0), таймери, які використовуються для відмірювання відрізків часу, затримок та інших функцій.
- Також багато МК мають вбудовані інтерфейси UART (послідовний порт), JTAG (протокол для відлагоджування програми всередині контролера), USB, та інші.
Виглядає досить потужною штукою?
А тепер поговоримо про галузь застосування МК. Тут що тільки не придумаєш:
1. Використання для заміни складних логічних схем. Якщо немає вимог до швидкодії, бо все ж таки програма, що буде обчислювати вашу логічну функцію може вносити затримку значно більшу, ніж схема, побудована на елементах дискретної логіки (мікросхеми серії К155, к176 та аналогічні).
Одним з прикладів є, наприклад схема, що реалізує динамічну індикацію на світлодіодних семисегментних індикаторах. На логічних елементах 4-ох розрядна схема динамічної індикації має приблизно такий вигляд:
З використанням МК схема стане такою:
2. Побудова усіляких систем автоматизації у виробництві і вдома. Можна отримувати інформацію від різноманітних датчиків і на її основі вмикати/вимикати різні пристрої і так далі. Є основою в побудові систем "розумного будинку". Хоча в таких системах роль "мозку" часто відіграє повноцінний ПК, або платформа на Linux, Android та ін, але такі функціїї як безпосередня робота з датчиками і виконавчими механізмами покладена на МК.
Наприклад покажемо блок-схему охоронної системи
Як бачимо, робота з датчиками, а також приводами і керування освітленням виконується за допомогою мікроконтролера С8051. А він, в свою чергу зв'язаний з ПК, планшетом чи іншим пристроєм з повноцінною операційною системою.
3. Різні роботизовані штуки, включаючи беспілотні літальні апарати :-);
Наприклад цей квадрокоптер:
+
керується платою «Crius MultiWii SE», яка побудована на мікроконтролері AVR ATMEGA328P. Він обробляє сигнали з датчиків кутів нахилу, прискорень, тиску, магнітного поля (компас), і дозволяє здійснювати стабілізацію польоту
4. Просто різні цікаві гаджети, типу годинників, термометрів,
Один з прикладІв - цей годинник, описаний тут
:
5. Блоки керування побутової техніки (пральна машина, кухонні комбайни, мікрохвильові печі та ін), аудіо технікою (регулювання з пультів д/у). також часто використовуються в якості керуючих пристроїв у стабілізаторах напруги. Наприклад, релейні стабілізатори в основному побудовані на мікроконтролері, який, вимірюючи подану на вхід АЦП напругу, робить висновок, як слід включити обмотки трансформатора, щоб на виході було близько 220В. Одна з таких схем описана тут:
http://datagor.ru/practice/power/2067-releynyy-stabilizator-napryazheniya-220v-bez-razryva-cepi.html
6. Різні програматори, та інші пристрої, що виступають перетворювачами інтерфейсу від ПК до інших пристроїв. Наприклад, K-Line адаптер для діагностики інжекторних двигунів.
Так, що МК можна використовувати для самих різноманітних цілей. Отже, у наступній статті я розповім, з чого варто починати знайомство з МК.
Тобто в мікроконтролері є:
- Арифметично-логічний пристрій (процесор), що виконує обчислення та логічні операції;
- Оперативна пам'ять (RAM);
- Пам'ять програм (Flash), що є аналогом жорсткого диску ПК, в ній зберігається програма-прошивка;
- Енергонезалежна пам'ять (EEPROM), туда програма можна зберігати дані, які не будуть зникати при вимкненні живлення. Пам'ять програм також енергонезалежна, але зберігати туди дані підчас роботи програма не може (в принципі це можливо, але так не роблять по причині обмеженої кількості циклів запису-стирання (10 000 для AVR));
- Порти вводу-виводу, які використовуються для зв'язку з "зовнішнім світом". Якщо в ПК порти стандартизовані і мають кожен своє призначення, то тут це просто виводи, які можна сконфігурувати програмно в залежності від побажань розробника пристрою на МК.
- Інша периферія, наприклад аналогово-цифровий перетворювач(фактично вимірює значення напруги на вході, виводячи результат в цифровій формі), аналоговий компаратор (порівнює напруги двох аналогових сигналів і видає значення більше/меньше як 1 чи 0), таймери, які використовуються для відмірювання відрізків часу, затримок та інших функцій.
- Також багато МК мають вбудовані інтерфейси UART (послідовний порт), JTAG (протокол для відлагоджування програми всередині контролера), USB, та інші.
Виглядає досить потужною штукою?
А тепер поговоримо про галузь застосування МК. Тут що тільки не придумаєш:
1. Використання для заміни складних логічних схем. Якщо немає вимог до швидкодії, бо все ж таки програма, що буде обчислювати вашу логічну функцію може вносити затримку значно більшу, ніж схема, побудована на елементах дискретної логіки (мікросхеми серії К155, к176 та аналогічні).
Одним з прикладів є, наприклад схема, що реалізує динамічну індикацію на світлодіодних семисегментних індикаторах. На логічних елементах 4-ох розрядна схема динамічної індикації має приблизно такий вигляд:
З використанням МК схема стане такою:
Наприклад покажемо блок-схему охоронної системи
Як бачимо, робота з датчиками, а також приводами і керування освітленням виконується за допомогою мікроконтролера С8051. А він, в свою чергу зв'язаний з ПК, планшетом чи іншим пристроєм з повноцінною операційною системою.
3. Різні роботизовані штуки, включаючи беспілотні літальні апарати :-);
Наприклад цей квадрокоптер:
+
керується платою «Crius MultiWii SE», яка побудована на мікроконтролері AVR ATMEGA328P. Він обробляє сигнали з датчиків кутів нахилу, прискорень, тиску, магнітного поля (компас), і дозволяє здійснювати стабілізацію польоту
4. Просто різні цікаві гаджети, типу годинників, термометрів,
Один з прикладІв - цей годинник, описаний тут
5. Блоки керування побутової техніки (пральна машина, кухонні комбайни, мікрохвильові печі та ін), аудіо технікою (регулювання з пультів д/у). також часто використовуються в якості керуючих пристроїв у стабілізаторах напруги. Наприклад, релейні стабілізатори в основному побудовані на мікроконтролері, який, вимірюючи подану на вхід АЦП напругу, робить висновок, як слід включити обмотки трансформатора, щоб на виході було близько 220В. Одна з таких схем описана тут:
http://datagor.ru/practice/power/2067-releynyy-stabilizator-napryazheniya-220v-bez-razryva-cepi.html
6. Різні програматори, та інші пристрої, що виступають перетворювачами інтерфейсу від ПК до інших пристроїв. Наприклад, K-Line адаптер для діагностики інжекторних двигунів.
Так, що МК можна використовувати для самих різноманітних цілей. Отже, у наступній статті я розповім, з чого варто починати знайомство з МК.
Немає коментарів:
Дописати коментар