Εφαρμογές μικροελεγκτή

Λόγω του γεγονότος ότι οι τρέχοντες μικροελεγκτές έχουν αρκετά υψηλή υπολογιστική ισχύ, η οποία επιτρέπει μόνο σε ένα μικρό μικροκύκλωμα να εφαρμόσει μια πλήρως λειτουργική συσκευή με μικρό μέγεθος, επιπλέον, με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η τιμή των άμεσα ολοκληρωμένων συσκευών γίνεται όλο και χαμηλότερη .

Για το λόγο αυτό, μικροελεγκτές μπορούν να βρεθούν παντού σε ηλεκτρονικές μονάδες εντελώς διαφορετικών συσκευών: σε μητρικές πλακέτες υπολογιστών, σε ελεγκτές μονάδων DVD, μονάδες σκληρού και στερεάς κατάστασης, σε αριθμομηχανές, σε πίνακες ελέγχου πλυντηρίων ρούχων, φούρνους μικροκυμάτων, τηλέφωνα, ηλεκτρική σκούπα καθαριστικά, πλυντήρια πιάτων, οικιακά ρομπότ εσωτερικού χώρου, προγραμματιζόμενα ρελέ και PLC, στις μονάδες ελέγχου του μηχανήματος κ.λπ.

Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, πρακτικά καμία σύγχρονη ηλεκτρονική συσκευή δεν μπορεί να κάνει σήμερα χωρίς τουλάχιστον έναν μικροελεγκτή μέσα σε αυτήν.

Αν και οι μικροεπεξεργαστές 8 bit ανήκουν στο παρελθόν, οι μικροελεγκτές 8 bit εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα. Υπάρχουν πολλές εφαρμογές όπου δεν απαιτείται καθόλου υψηλή απόδοση, αλλά ο κρίσιμος παράγοντας είναι το χαμηλό κόστος του τελικού προϊόντος.Φυσικά, υπάρχουν πιο ισχυροί μικροελεγκτές ικανοί να επεξεργάζονται μεγάλες ροές δεδομένων σε πραγματικό χρόνο (π.χ. βίντεο και ήχος).

Ακολουθεί μια σύντομη λίστα περιφερειακών μικροελεγκτών από την οποία μπορείτε να βγάλετε συμπεράσματα σχετικά με τις πιθανές περιοχές και τις διαθέσιμες περιοχές εφαρμογής αυτών των μικρών τσιπ:

• καθολικές ψηφιακές θύρες διαμορφωμένες για είσοδο ή έξοδο.

• διάφορες διεπαφές I/O: UART, SPI, I? C, CAN, IEEE 1394, USB, Ethernet;

• μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό και αναλογικό σε ψηφιακό.

• Συγκριτές?

• διαμορφωτές πλάτους παλμού (ελεγκτής PWM).

• χρονόμετρα?

• ελεγκτές κινητήρα χωρίς ψήκτρες (και stepper).

• ελεγκτές πληκτρολογίου και οθόνης.

• πομποί και δέκτες ραδιοσυχνοτήτων.

• ενσωματωμένες συστοιχίες με μνήμη flash.

• ενσωματωμένο χρονόμετρο παρακολούθησης και γεννήτρια ρολογιού.

Όπως ήδη καταλάβατε, ένας μικροελεγκτής είναι ένα μικρό μικροκύκλωμα στο οποίο είναι τοποθετημένος ένας μικρός υπολογιστής. Αυτό σημαίνει ότι μέσα σε ένα μικρό τσιπ υπάρχει επεξεργαστής, ROM, RAM και περιφερειακά που μπορούν να αλληλεπιδρούν τόσο μεταξύ τους όσο και με εξωτερικά εξαρτήματα, απλά πρέπει να φορτώσετε το πρόγραμμα στο μικροκύκλωμα.

Το πρόγραμμα θα εξασφαλίσει τη λειτουργία του μικροελεγκτή όπως προβλέπεται — θα μπορεί, σύμφωνα με τον σωστό αλγόριθμο, να ελέγχει τα γύρω ηλεκτρονικά (συγκεκριμένα: οικιακές συσκευές, αυτοκίνητο, πυρηνικό εργοστάσιο, ρομπότ, ηλιακό ιχνηλάτη κ.λπ.).

Η συχνότητα ρολογιού ενός μικροελεγκτή (ή η ταχύτητα διαύλου) αντικατοπτρίζει πόσους υπολογισμούς μπορεί να εκτελέσει ο μικροελεγκτής σε μια μονάδα χρόνου. Έτσι, η απόδοση του μικροελεγκτή και η ισχύς που καταναλώνεται από αυτόν αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του διαύλου.

Η απόδοση ενός μικροελεγκτή μετριέται σε εκατομμύρια εντολές ανά δευτερόλεπτο — MIPS (Million Instructions per Second). Έτσι, ο δημοφιλής ελεγκτής Atmega8, εκτελώντας μία πλήρη εντολή ανά κύκλο ρολογιού, επιτυγχάνει απόδοση 1 MIPS ανά MHz.

Ταυτόχρονα, οι σύγχρονοι μικροελεγκτές από διαφορετικές οικογένειες είναι τόσο ευέλικτοι που ο ίδιος ελεγκτής, επαναπρογραμματισμένος, μπορεί να ελέγχει εντελώς διαφορετικές συσκευές. Είναι αδύνατο να περιοριστείς σε έναν τομέα.

Ένα παράδειγμα τέτοιου καθολικού ελεγκτή είναι το ίδιο Atmega8, στο οποίο συναρμολογούνται: χρονόμετρα, ρολόγια, πολύμετρα, δείκτες οικιακού αυτοματισμού, προγράμματα οδήγησης βηματικού κινητήρα και τα λοιπά.

Από τους δημοφιλείς κατασκευαστές μικροελεγκτών σημειώνουμε: Atmel, Hitachi, Intel, Infineon Technologies, Microchip, Motorola, Philips, Texas Instruments.

Οι μικροελεγκτές ταξινομούνται κυρίως από το bit των δεδομένων που επεξεργάζεται η αριθμητική-λογική συσκευή του ελεγκτή: 4, 8, 16, 32, 64 — bit. Και το 8-bit, όπως σημειώθηκε παραπάνω, έχει σημαντικό μερίδιο αγοράς (περίπου 50% σε αξία). Ακολουθούν οι μικροελεγκτές 16-bit και μετά οι ελεγκτές DSP που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία σήματος (και οι δύο αντιπροσωπεύουν το 20% της αγοράς).