Βίντεο: #71 - Εισαγωγή στους παλμογράφους 2024
Ο μικροελεγκτής είναι ένας πλήρης υπολογιστής σε ένα ενιαίο ηλεκτρονικό τσιπ. Μπορούν να αγοραστούν για $ 50 ή λιγότερο. Όπως όλα τα συστήματα υπολογιστών, οι μικροϋπολογιστές αποτελούνται από πολλά βασικά υποσυστήματα:
-
Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU): Μια CPU εκτελεί τις οδηγίες που της παρέχονται από ένα πρόγραμμα. Η CPU μπορεί να κάνει όλες τις απαραίτητες λειτουργίες για την σωστή λειτουργία του υπολογιστή, όπως η μετακίνηση δεδομένων από μία θέση μνήμης σε άλλη ή η λήψη δεδομένων ως εισροών από τον έξω κόσμο.
-
Το CPU και άλλα εξαρτήματα του μικροελεγκτή κινούνται από ένα ρολόι που παρέχει παλμούς χρονισμού που ελέγχουν τη βηματοδότηση των οδηγιών του προγράμματος καθώς εκτελούνται μία φορά από την CPU. Για τους περισσότερους μικροελεγκτές, το ρολόι τσιμπηλάει με ρυθμό μερικών εκατομμυρίων κροτώνων ανά δευτερόλεπτο. Αντίθετα, το ρολόι που μετακινεί ένα τυπικό επιτραπέζιο υπολογιστή τσιμπηλάει σε μερικά δισεκατομμύρια κρότωνες ανά δευτερόλεπτο.
-
Παρέχει μια περιοχή γρατσουνιών όπου ο υπολογιστής μπορεί να αποθηκεύσει τα δεδομένα στα οποία εργάζεται. Για παράδειγμα, εάν θέλετε ο υπολογιστής να προσδιορίσει το αποτέλεσμα ενός υπολογισμού (όπως δύο + δύο), πρέπει να δώσετε μια θέση στη μνήμη RAM όπου ο υπολογιστής μπορεί να αποθηκεύσει το αποτέλεσμα. Σε επιτραπέζιο υπολογιστή, το διαθέσιμο RAM μετράται σε δισεκατομμύρια bytes (GB για gigabytes). Σε ένα μικροελεγκτή, η μνήμη RAM μετράται συχνά μόνο byte. Αυτό είναι σωστό: όχι δισεκατομμύρια (GB), εκατομμύρια (MB, megabyte) ή ακόμη και χιλιάδες (KB, kilobytes) bytes, αλλά απλά παλιά byte. Για παράδειγμα, το δημοφιλές BASIC Stamp 2 έχει συνολικά 32 bytes μνήμης RAM.
-
Ένας ειδικός τύπος μνήμης που κρατά το πρόγραμμα που τρέχει σε ένα μικροελεγκτή. Το EEPROM αντιπροσωπεύει Η προγραμματισμένη μνήμη μόνο για ανάγνωση , που είναι προγραμματισμένη με ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά δεν θα είναι στη δοκιμή. Το EEPROM είναι
μόνο για ανάγνωση, που σημαίνει ότι μόλις τα δεδομένα έχουν αποθηκευτεί σε EEPROM, τα δεδομένα δεν μπορούν να αλλάξουν από ένα πρόγραμμα που τρέχει στη CPU του μικροελεγκτή. Ωστόσο, είναι δυνατή η εγγραφή δεδομένων στη μνήμη EEPROM συνδέοντας το EEPROM σε έναν υπολογιστή μέσω θύρας USB. Στη συνέχεια, ο υπολογιστής μπορεί να στείλει δεδομένα στη μονάδα EEPROM. Έτσι προγραμματίζονται μικροελεγκτές. Χρησιμοποιείτε ειδικό λογισμικό σε έναν υπολογιστή για να δημιουργήσετε το πρόγραμμα που θέλετε να εκτελέσετε στον μικροελεγκτή. Στη συνέχεια, συνδέετε τον μικροελεγκτή στον υπολογιστή και μεταφέρετε το πρόγραμμα από τον υπολογιστή στον μικροελεγκτή. Στη συνέχεια, ο μικροελεγκτής εκτελεί τις οδηγίες που περιγράφονται στο πρόγραμμα.
Οι περισσότεροι μικροελεγκτές έχουν μερικές χιλιάδες bytes μνήμης EEPROM, το οποίο είναι αρκετό για την αποθήκευση σχετικά περίπλοκων προγραμμάτων που έχουν ληφθεί από έναν υπολογιστή.
Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της μνήμης EEPROM είναι ότι δεν χάνει τα δεδομένα της όταν απενεργοποιείτε την τροφοδοσία. Έτσι, μόλις μεταφέρετε ένα πρόγραμμα από έναν υπολογιστή σε ένα EEPROM μικροελεγκτή, το πρόγραμμα παραμένει στον μικροελεγκτή μέχρι να αντικαταστήσετε το με κάποιο άλλο πρόγραμμα.
Μπορείτε να απενεργοποιήσετε τον μικροελεγκτή και να τον τοποθετήσετε σε ένα ράφι ντουλαπιού για χρόνια και όταν ενεργοποιήσετε ξανά τον μικροελεγκτή, το πρόγραμμα που έχει καταγραφεί εδώ και χρόνια θα τρέξει ξανά.
ακίδες εισόδου / εξόδου:
-
Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός μικροελεγκτή είναι οι ακίδες I / O , , οι οποίες επιτρέπουν στον μικροελεγκτή να επικοινωνεί με τον έξω κόσμο. Αν και ορισμένοι μικροελεγκτές έχουν ξεχωριστές ακίδες εισόδου και ακίδες εξόδου, οι περισσότεροι έχουν κοινόχρηστους ακροδέκτες I / O που μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για είσοδο όσο και για έξοδο. Οι ακίδες εισόδου / εξόδου συνήθως χρησιμοποιούν τη βασική λογική διασύνδεση TTL: Η ΥΨΗΛΗ (λογική 1) αντιπροσωπεύεται από +5 V και η LOW (λογική 0) αντιπροσωπεύεται από 0 V.
Οι περισσότεροι μικροελεγκτές μπορούν να χειριστούν μόνο μια μικρή ποσότητα του ρεύματος κατευθείαν μέσω των ακίδων εισόδου / εξόδου. Το 20-25 mA είναι τυπικό. Αυτό αρκεί για να ανάψει ένα LED, αλλά τα κυκλώματα που απαιτούν περισσότερο ρεύμα πρέπει να απομονώσουν το υψηλότερο φορτίο ρεύματος από τους ακροδέκτες I / O του μικροελεγκτή. Αυτό συνήθως γίνεται χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα οδήγησης τρανζίστορ.
