Algunos lectores nunca han estado expuestos a un microcontrolador y tienen un concepto vago de lo que es un microcontrolador. En este número, hemos lanzado especialmente este artículo introductorio para que sepas cómo es un microcontrolador y qué tipos tiene. ¿Cómo funciona? ¿Qué circuitos periféricos necesita para completar nuestra comunicación con él? Espero que después de leerlo, puedas tener una comprensión completa del pequeño microcontrolador y utilizarlo para hacer trabajos más divertidos e interesantes.
El microcontrolador es un chip de circuito integrado que utiliza tecnología de circuitos integrados a muy gran escala para integrar una unidad central de procesamiento (CPU) con capacidad de procesamiento de datos, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de sólo lectura (ROM), varios puertos de E/S y sistemas de interrupción, y temporizadores/contadores. etc. se integran en un chip para formar un sistema informático pequeño pero completo. Algunos microcontroladores también incluyen circuitos controladores de pantalla, circuitos de modulación por ancho de pulsos, multiplexores analógicos, convertidores A/D y otros circuitos.
Clasificación de los microcontroladores
Hay muchos tipos de microcontroladores, y se pueden clasificar de diferentes maneras según diferentes normas. Por ejemplo, según los campos de aplicación, pueden dividirse en: electrodomésticos, control industrial, comunicaciones, terminales de información personal, etc., y según la versatilidad, pueden dividirse en: de propósito general y de propósito especial. Las principales características de los microcontroladores de propósito general son: recursos internos relativamente ricos, rendimiento integral y gran versatilidad, que pueden cubrir una gran variedad de requisitos de aplicación. La riqueza de recursos se refiere a la potencia de las funciones. El amplio rendimiento y la gran versatilidad significan que puede aplicarse en una amplia gama de campos. Los microcontroladores de propósito general tienen una amplia gama de usos. Se pueden realizar diferentes funciones utilizando diferentes circuitos de interfaz y programando diferentes programas de aplicación. Desde electrodomésticos e instrumentos hasta grandes máquinas y equipos, pasando por líneas de producción enteras, todo puede automatizarse y controlarse mediante microcontroladores. Las principales características del microcontrolador dedicado son: diseñado especialmente para un determinado producto o una determinada aplicación de control. El diseño tiene la estructura más sencilla, las mejores aplicaciones de software y hardware, y la mejor fiabilidad y coste de aplicación. También existe un microcontrolador de propósito especial que tiene una finalidad más específica. El programa se ha solidificado una vez antes de salir de fábrica y no se puede modificar. Por ejemplo, el microcontrolador de un reloj electrónico es uno de ellos, y su coste de producción es muy bajo.
Microcontroladores de uso común
Por lo general, cuando nos dedicamos al diseño electrónico, la producción de robots y la fabricación de coches inteligentes, los microcontroladores más utilizados son los de propósito general. Los siguientes son varios microcontroladores de uso común.
1.8051 series single-chip microcomputer The 8051 series single-chip microcomputer was first launched by Intel Corporation, mainly including the 8031 series and the 8051 series. Since then, many companies have purchased the core intellectual property of 8051, making the series of microcontrollers with 8051 as the core the largest in the world and the most widely used. Atmel has launched the AT89 series of microcontrollers based on the 8051 core. Among them, AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52 and AT89S8252 and other microcontrollers are fully compatible with the 8051 series microcontrollers. All the instruction functions are the same, but a series of expansions have been made in terms of functions. For example, the AT89S series all support the ISP function, and the AT89S52 and AT89S8252 add internal WDT functions and a timer. In order to make learning easier, Atmel has also launched AT89C2051, AT89C4051 and other microcontrollers that have exactly the same instructions as 8051. These microcontrollers can be regarded as streamlined 8051 microcontrollers. Figure 1 shows the AT89S52 microcontroller chip.
2. AVR microcontroller ATMEL company’s AVR microcontroller is an enhanced RISC (reduced instruction set) microcontroller with built-in Flash. The Flash memory on the chip can be programmed and reprogrammed at any time, making it easy for users to design products and upgrade them. The AVR microcontroller adopts an enhanced RISC structure, which enables it to have high-speed processing capabilities and can execute complex instructions in one clock cycle, achieving a processing capability of 1MIPS per MHz. The operating voltage of the AVR microcontroller is 2.7~6.0V, which can optimize power consumption. AVR’s microcontrollers are widely used in various fields such as computer peripheral equipment, industrial real-time control, instrumentation, communication equipment, household appliances, and aerospace equipment. Figure 2 shows an AVR microcontroller ATmega168 chip from ATMEL.
3. PIC microcontroller The PIC microcontroller series is a product of the American Microchip Company (MicroChip) and is one of the microcontrollers with the fastest growing market share. The CPU adopts a RISC structure, with 33, 35, and 58 instructions respectively (depending on the level of the microcontroller), and is a simplified instruction set system. The 51 series has 111 instructions and the AVR microcontroller has 118 instructions, both of which are more complex than the PIC. PIC adopts Harvard dual-bus structure and has fast operation speed (instruction cycle is about 160~200ns). It can enable parallel processing of program memory access and data memory access. This instruction pipeline structure completes two parts of work in one cycle: one is to execute the instruction, and the other is to fetch the next instruction from the program memory. In general, except for a few instructions, each instruction only needs one cycle to complete the task. The execution is completed, which is one of the reasons why it runs efficiently. In addition, it also has the characteristics of low operating voltage, low power consumption, and strong driving capability. PIC series microcontrollers are divided into three levels, namely basic level, intermediate level and advanced level. PIC microcontrollers are widely used in consumer electronics, industrial electrical, medical equipment, automotive electronics, etc. Its market share in the global microcontroller market is growing year by year. Figure 3 shows the commonly used PIC16F873 microcontroller chip.
