Elektronische Bauelemente: Einführung in Mikrocontroller
EIN Mikrocontroller ist eine komplette Computer auf einem einzigen elektronischen Chip. Sie können für 50 $ oder weniger gekauft werden. Wie alle Computersysteme bestehen Microcomputer aus mehreren Grund Subsysteme:
Zentralverarbeitungseinheit (CPU): Eine CPU führt die ihm Anweisungen von einem Programm. Die CPU kann alle Operationen des Computers für das ordnungsgemäße Funktionieren notwendig machen, wie beispielsweise Daten von einem Ort des Speichers zu einem anderen oder Empfangen von Daten als Eingabe von der Außenwelt bewegt.
Uhr: Die CPU und andere Komponenten des Mikrocontrollers werden durch einen Takt angesteuert, die Impulse, die die Stimulations von Programmbefehlen Steuerzeitgebung sieht sie eine zu einem Zeitpunkt von der CPU ausgeführt werden. Für die meisten Mikrocontroller, tickt die Uhr in einem Tempo von ein paar Millionen Ticks pro Sekunde zusammen. Im Gegensatz dazu, dass die Uhr einen typischen Desktop-Computer-Laufwerke Zecken auf ein paar entlang Milliarde Zecken pro Sekunde.
Direktzugriffsspeicher (RAM):Bietet eine Scratchpad-Bereich, in dem der Computer die Daten auf es funktioniert speichern kann. Zum Beispiel, wenn Sie den Computer sich das Ergebnis einer Berechnung (wie zwei plus zwei), um zu bestimmen, müssen Sie einen Speicherort im RAM zur Verfügung zu stellen, wo der Computer das Ergebnis zu speichern.
In einem Desktop-Computer, wird die Menge des verfügbaren RAM in Milliarden Byte (GB für Gigabyte) gemessen. In einem Mikrocontroller wird der RAM oft nur Bytes gemessen. Das ist richtig: nicht Milliarden (GB), Millionen (MB- Megabyte) oder sogar Tausende (KB- Kilobyte) von Bytes, sondern nur alte Bytes. Zum Beispiel hat die beliebte BASIC Stamp 2 insgesamt 32 Bytes RAM.
EEPROM: Eine besondere Art von Speicher, der das Programm, das auf einem Mikrocontroller ausgeführt hält. EEPROM steht für Elektrisch löschbare Programmable Read-Only Memory, aber das wird nicht auf den Test.
EEPROM ist schreibgeschützt, was bedeutet, dass, sobald Daten in einem EEPROM gespeichert worden sind, können die Daten nicht durch ein Programm geändert werden, laufen auf der CPU des Mikrocontrollers. Allerdings ist es möglich, Daten in den EEPROM-Speicher zu schreiben, indem Sie den EEPROM an einen Computer über einen USB-Port anschließen. Dann kann der Computer Daten an das EEPROM senden.
Dies ist, wie Mikrocontroller programmiert. Sie verwenden eine spezielle Software auf dem PC das Programm zu erstellen, die Sie auf dem Mikrocontroller ausgeführt werden soll. Dann schließen Sie den Mikrocontroller mit dem PC und übertragen Sie das Programm vom PC an den Mikrocontroller. Der Mikrocontroller führt dann die Anweisungen des Programms dargelegt.
Die meisten Mikrocontroller haben ein paar tausend Bytes EEPROM-Speicher, der relativ komplizierte Programme von einem PC heruntergeladen zu speichern genug ist.
Eines der wichtigsten Merkmale des EEPROM-Speicher ist, dass es nicht seine Daten verliert, wenn Sie das Gerät ausschalten. Somit kann, sobald Sie ein Programm von einem PC zu einem Mikrocontroller EEPROM übertragen, bleibt das Programm in den Mikrocontroller, bis Sie es mit einem anderen Programm zu ersetzen.
Sie können den Mikrocontroller ausschalten und jahrelang auf einem Schrank Regal es, und wenn Sie den Mikrocontroller wieder einschalten, das Programm, das Jahr aufgenommen wurde, wieder her laufen.
I / O-Pins: Eines der wichtigsten Merkmale eines Mikrocontrollers ist ihre I / O-Pins, die es ermöglichen, den Mikrocontroller mit der Außenwelt zu kommunizieren. Obwohl einige Mikrocontroller getrennte Eingangsstifte und Ausgangsstifte haben, haben die meisten I / O-Pins geteilt, die für Ein- und Ausgabe verwendet werden kann.
I / O-Pins benutzen normalerweise die Basis TTL-Logik-Schnittstelle: HIGH (logisch 1) von +5 V repräsentiert ist, und LOW (logisch 0) von 0 V dargestellt wird
Die meisten Mikrocontroller kann nur eine geringe Menge Strom direkt durch die I / O-Pins handhaben. 20-25 mA ist typisch. Das ist genug, um eine LED zu leuchten, aber Schaltungen, die mehr Strom benötigen, sollten die höhere Strombelastung durch den Mikrocontroller-I / O-Pins zu isolieren. Dies wird üblicherweise durch die Verwendung eines Transistortreiber erfolgen.