Elektronik Komponenter: Introduktion av mikrokontroller - dummies

A mikrokontroller är en komplett dator på ett enda elektroniskt chip. De kan köpas för $ 50 eller mindre. Liksom alla datorsystem består mikrodatorer av flera grundläggande delsystem:

• Central Processing Unit (CPU): En CPU utför de instruktioner som tillhandahålls av ett program. CPU kan göra alla operationer som är nödvändiga för att datorn ska fungera korrekt, till exempel att flytta data från en minnesplats till en annan eller ta emot data som input från omvärlden.

• Klocka: CPU: n och andra komponenter i mikrokontroller drivs av en klocka som tillhandahåller tidspulser som styr stimuleringen av programinstruktionerna, eftersom de exekveras en i taget av CPU: n. För de flesta mikrocontrollers, klockan klockar längs med en takt på några miljoner ticks per sekund. Däremot klickar klockan som kör en vanlig stationär dator med några miljarder fästingar per sekund.

• Slumpmässigt åtkomstminne (RAM): Ger ett skraploddsområde där datorn kan lagra data som den arbetar med. Om du till exempel vill att datorn ska bestämma resultatet av en beräkning (t.ex. två plus två) måste du ange en plats i RAM där datorn kan lagra resultatet.

  På en stationär dator mäts mängden ledigt RAM i miljarder byte (GB för gigabyte). I en mikrokontroller mäts RAM-mängden bara byte. Det är rätt: inte miljarder (GB), miljoner (MB; megabyte), eller till och med tusentals (KB; kilobytes) byte, men vanliga gamla byte. Till exempel har den populära BASIC Stamp 2 totalt 32 byte RAM.

• EEPROM: En speciell typ av minne som innehåller programmet som körs på en mikrokontroller. EEPROM står för Elektriskt raderbart programmerbart skrivbart minne , men det kommer inte vara på provet.

  EEPROM är skrivskyddad, vilket betyder att när data har lagrats i EEPROM, kan data inte ändras av ett program som körs på mikrokontrollerens CPU. Det är dock möjligt att skriva data till EEPROM-minne genom att ansluta EEPROM till en dator via en USB-port. Därefter kan datorn skicka data till EEPROM.

  Så här programmerar mikrocontrollers. Du använder speciell programvara på en dator för att skapa det program du vill köra på mikrokontroller. Sedan kopplar du mikrokontroller till datorn och överför programmet från datorn till mikrokontroller. Mikrokontrollern utför sedan instruktionerna i programmet.

  De flesta mikrokontroller har några tusen byte EEPROM-minne, vilket är tillräckligt för att lagra relativt komplicerade program som laddas ned från en dator.

  En av de viktigaste egenskaperna hos EEPROM-minnet är att den inte förlorar sin data när du stänger av strömmen. Så snart du överför ett program från en dator till en mikrokontrollerens EEPROM, förblir programmet kvar i mikrokontrollern tills du byter ut det med något annat program.

  Du kan stänga av mikrokontrollen och lägga den på en skåpshylla i flera år, och när du slår på mikrokontroller igen, kommer det program som spelades in för år sedan att springa igen.

• I / O-stift: En av de viktigaste egenskaperna hos en mikrokontroller är dess I / O-stift, som gör det möjligt för mikrokontroller att kommunicera med omvärlden. Även om vissa mikrokontroller har separata ingångsstift och utmatningsstift, har de flesta delade I / O-stift som kan användas för både ingång och utgång.

  I / O-stiften brukar använda det grundläggande TTL-logikgränssnittet: HÖG (logik 1) representeras av +5 V och LOW (logik 0) representeras av 0 V.

  De flesta mikrocontrollers kan hantera endast en liten mängd av ström direkt genom I / O-stiften. 20-25 mA är typiskt. Det räcker för att tända en LED, men kretsar som kräver mer ström bör isolera den högre strömbelastningen från mikrokontrollerens I / O-stift. Detta görs vanligen genom att använda en transistordrivrutin.