Mikrokontrollern är som en tom duk där du kan implementera dina idéer för alla typer av prylar eller för att programmera små roliga spel. Mikrokontrollern har också många praktiska användningsområden som vi använder varje dag, kanske utan att tänka på det. En mikrokontroller (MCU) är ett litet datorsystem på en enda integrerad krets utformad för att styra specifika enheter eller utföra specifika uppgifter. Det är ett inbyggt system som innehåller en processor, minne, in- och utenheter. Du kan tänka på en mikrokontroller som en underdriven dator eftersom de har liknande konstruktion och struktur. På en PC har man däremot delar som CPU och minne som separata delar, medan i en mikrokontroller är alla integrerade i ett chip.
Figur 1 : Mikrokontroller och en PC.
Precis som vi kan ansluta ett tangentbord, headset och bildskärmar till vår PC för att mata in och mata ut data, så kan vi med våra mikrokontroller. Med mikrokontroller kan vi till exempel koppla ihop knappar och LED-lampor. 
figur 2
Vi skulle också kunna koppla ihop olika typer av sensorer för att mäta alla möjliga saker som vi tycker är intressanta. Kanske vill vi mäta luftfuktighet, temperatur, rörelse. Nedan är en lista över några av dessa sensorer som vi skulle kunna använda med en mikrokontroller .
- Temperatursensor
- Närhetssensor
- Infared sensor (IR-sensor)
- Ultraljudssensor
- Ljussensor
- Rök- och gassensor
- Alkoholsensor
- Peksensor
- Färgsensor
- Fuktighetssensor
Så det är väldigt coolt med alla dessa lysdioder, sensorer och knappar. Men hur använder vi dem egentligen med en mikrokontroller ? Vi kan inte bara förvänta oss att mikrokontrollern gör det vi ber dem att göra. Så vi måste instruera mikrokontrollern att göra vad vi vill - på rätt sätt! Så låt oss ta reda på hur man gör det.
Vad är en mikrokontroller
Vad är en mikrokontroller och hur görs den? För att förstå det behöver vi lite grundläggande kunskap om några av komponenterna vi hittar i en mikrokontroller. Komponenter som ett motstånd, transistorn och dioden, se figur 3.
Figur 3 : Symboler för ett motstånd, transistor och en diod.
Om du inte är helt säker på vad alla dessa komponenter är, har vi en blogg om analoga kretsar där vi introducerar dem här - kolla in den om du behöver! Men varför är dessa komponenter så viktiga för en mikrokontroller? Med dessa komponenter kan du konstruera något som kallas logiska grindar, som vi lärde oss om i den här bloggen om digital elektronik. Dessa logiska grindar är mycket viktiga eftersom de fungerar som länkar. De gör det möjligt för data att gå från analog till digital. För att illustrera detta, låt oss gå igenom ett exempel med en av dessa portar som vi lärde oss om i Digital Circuits-bloggen. Låt oss prova AND-porten. I figuren nedan, figur 4, kan du se konstruktionen av en OCH-grindkrets gjord av de tre komponenterna som visas i figur 3.
Figur 4 : Illustrerar en krets för en OCH-grind.
Spänningskällor: V in , A och B
Transistorer: T1 och T2
Motstånd: RA , RB och R ut
I Analog Circuits- bloggen lärde vi oss att om vi ansluter 5 V till kollektorn på transistorn T1 (V in ) i figur 4, och det inte finns någon spänning från A eller B, kommer det inte att finnas någon spänning för V out . Om vi ändrar spänningen vid A till 5 V, finns det fortfarande ingen spänning till V ut . Detsamma gäller för B. Endast när både A och B appliceras 5 volt, kommer vi att ha 5 volt vid V ut , eftersom det skulle innebära att båda transistorerna öppnas. Detta koncept med OCH-grindkretsen visas i figuren nedan.
Figur 5 : Observera att den enda situationen där vi får 5 V vid V ut är när både A och B har 5 V.
Om vi sedan byter ut 5 V och 0 V med 1:or och 0:or får vi det som kallas sanningstabeller. Kom ihåg att digital elektronik bara bryr sig om logiknivåerna hög och låg - 1 och 0 - PÅ och AV .
Figur 6 är då en sanningstabell för OCH-grinden. Detta koncept är början på digital elektronik och hur mikrokontroller förstår saker.
Figur 6 : Sanningstabell för AND-grind.
I digital elektronik finns det bara de två logiska nivåerna, 1 och 0, som de som visas i sanningstabellen ovan. Denna sanningstabell kan beskrivas med hjälp av en ekvation. Alla logiska grindar har sanningstabeller och därmed tillhörande ekvationer. Matematiken som används inom digital elektronik skiljer sig från vanlig matematik och kallas boolesk algebra. Detta tas upp i bloggen digitala kretsar .
Med hjälp av dessa logiska grindar kan vi sedan sätta upp strukturer som kan addera, multiplicera eller lagra digital information – det vill säga som kan arbeta med informationen. Den typen av strukturer är de som finns inuti en mikrokontroller, som ADDERS, MULTIPLIERS och RAM.
För att kommunicera, styra och använda ADDER, MULTIPLIER och RAM använder vi ett program . Programmet lagras i mikrokontrollerns minne och kan överföras via programmeringsstift.
Figur 7 : ROM - Skrivskyddat minne
Såsom illustreras i figur 7 kan programmet som används för att kommunicera med ADDER, MULTIPLIER och RAM ses som en serie rader av nollor och ettor. Dessa linjer kan t.ex. vara som följer:
Figur 8 : Sektion från figur 7.
Varje rad bär sin egen information till mikrokontrollerns minne så att mikrokontrollern vet vad som pågår så att den kan förstå våra instruktioner. Men det är inte många som kan läsa giltig information från dessa rader med 0:or och 1:or. Det skulle vara svårt och tidskrävande att avkoda och förstå vad varje rad betyder, så vi har det som kallas ett assemblerspråk . Assembly language är för personer som är riktigt coola och bra på att skriva kod och har en bred förståelse för designen för den specifika mikrokontrollern. Så dessa generösa individer skapar programmeringsspråk som är lättare att använda så att resten av oss kan programmera med metoder som är mer intuitiva. På så sätt kopplar de ihop elektronik med människor.
Så för att sammanfatta, när mikrokontroller instrueras, finns det en översättning av till 0:or och 1:or från ett programmeringsspråk. Dessa programmeringsspråk kan till exempel vara C och C++, som ofta används i mikrokontroller.
Med hjälp av dessa generösa människor kan vi koda våra program snabbare och enklare på våra mikrokontroller. Detta beror på att antalet kodrader som behövs för att en assemblykod ska producera ett visst resultat är mycket större för samma resultat i C och C++.
Och för att göra det ännu enklare för oss kan vi använda bibliotek för att programmera våra mikrokontroller. Programvarubibliotek. Ett mjukvarubibliotek för en mikrokontroller är som en uppsättning kommandon som du kan importera till din mikrokontroller för att utöka dess verktyg som du kan programmera den med. Det gör att mikrokontrollerna förstår vissa genvägar som är lättare för oss att programmera med. Du kan t.ex. importera ett matematikbibliotek så att du kan använda olika matematiska koncept på ett lättanvänt sätt i din programmering. Det finns många olika bibliotek redo att implementeras i ditt nästa projekt! OCH det finns många välgjorda lektioner för mikrokontrollerprojekt över hela internet, som de som finns här .
Bara fantasin sätter gränser för vad en mikrokontroller kan användas till! Den kompakta storleken, låga strömförbrukningen och låga kostnaderna för mikrokontroller gör dem till ett populärt val för många applikationer.
