Mikrocontroller-Anwendungen

Aufgrund der Tatsache, dass die aktuellen Mikrocontroller über eine ausreichend hohe Rechenleistung verfügen, die es ermöglicht, mit nur einer kleinen Mikroschaltung ein voll funktionsfähiges Gerät mit geringer Größe und zudem geringem Stromverbrauch zu implementieren, wird der Preis für direkt fertiggestellte Geräte immer niedriger .

Aus diesem Grund sind Mikrocontroller überall in elektronischen Einheiten ganz unterschiedlicher Geräte zu finden: auf Computer-Motherboards, in Controllern von DVD-Laufwerken, Festplatten und Solid-State-Laufwerken, in Taschenrechnern, auf Bedienfeldern von Waschmaschinen, Mikrowellenherden, Telefonen, Staubsaugern Reiniger, Geschirrspüler, Haushaltsroboter für den Innenbereich, programmierbare Relais und SPS, in den Maschinensteuerungsmodulen usw.

Auf die eine oder andere Weise kommt heute praktisch kein modernes elektronisches Gerät ohne mindestens einen Mikrocontroller aus.

Obwohl 8-Bit-Mikroprozessoren der Vergangenheit angehören, sind 8-Bit-Mikrocontroller auch heute noch weit verbreitet. Es gibt viele Anwendungen, bei denen überhaupt keine hohe Leistung erforderlich ist, der entscheidende Faktor jedoch die niedrigen Kosten des Endprodukts sind.Natürlich gibt es leistungsfähigere Mikrocontroller, die große Datenströme in Echtzeit verarbeiten können (z. B. Video und Audio).

Hier eine kurze Liste von Mikrocontroller-Peripheriegeräten, aus denen Sie Rückschlüsse auf die möglichen Einsatzgebiete und verfügbaren Einsatzbereiche dieser kleinen Chips ziehen können:

• universelle digitale Ports, konfiguriert für Ein- oder Ausgabe;

• verschiedene I/O-Schnittstellen: UART, SPI, I? C, CAN, IEEE 1394, USB, Ethernet;

• Digital-Analog- und Analog-Digital-Wandler;

• Komparatoren;

• Pulsweitenmodulatoren (PWM-Controller);

• Zeitgeber;

• Controller für bürstenlose (und Schritt-)Motoren;

• Tastatur- und Display-Controller;

• Hochfrequenzsender und -empfänger;

• integrierte Arrays mit Flash-Speicher;

• eingebauter Watchdog-Timer und Taktgenerator.

Wie Sie bereits verstanden haben, ist ein Mikrocontroller ein kleiner Mikroschaltkreis, auf dem ein kleiner Computer montiert ist. Dies bedeutet, dass sich in einem kleinen Chip ein Prozessor, ROM, RAM und Peripheriegeräte befinden, die sowohl miteinander als auch mit externen Komponenten interagieren können. Sie müssen lediglich das Programm in die Mikroschaltung laden.

Das Programm stellt den ordnungsgemäßen Betrieb des Mikrocontrollers sicher – er wird in der Lage sein, mit dem richtigen Algorithmus die umgebende Elektronik zu steuern (insbesondere: Haushaltsgeräte, Auto, Kernkraftwerk, Roboter, Solartracker usw.).

Die Taktfrequenz (oder Busgeschwindigkeit) eines Mikrocontrollers spiegelt wider, wie viele Berechnungen der Mikrocontroller in einer Zeiteinheit durchführen kann. Somit steigt die Leistung des Mikrocontrollers und der von ihm verbrauchte Strom mit zunehmender Busgeschwindigkeit.

Die Leistung eines Mikrocontrollers wird in Millionen Befehlen pro Sekunde gemessen – MIPS (Million Instructions per Second). So erreicht der beliebte Atmega8-Controller, der einen vollständigen Befehl pro Taktzyklus ausführt, eine Leistung von 1 MIPS pro MHz.

Gleichzeitig sind moderne Mikrocontroller verschiedener Familien so vielseitig, dass derselbe Controller, umprogrammiert, völlig unterschiedliche Geräte steuern kann. Es ist unmöglich, sich auf einen Bereich zu beschränken.

Ein Beispiel für einen solchen Universalcontroller ist derselbe Atmega8, auf dem sie zusammenbauen: Timer, Uhren, Multimeter, Hausautomationsanzeigen, Schrittmotortreiber usw.

Zu den beliebten Herstellern von Mikrocontrollern zählen: Atmel, Hitachi, Intel, Infineon Technologies, Microchip, Motorola, Philips, Texas Instruments.

Mikrocontroller werden hauptsächlich nach der Bitzahl der Daten klassifiziert, die das arithmetisch-logische Gerät des Controllers verarbeitet: 4, 8, 16, 32, 64 – Bits. Und 8-Bit hat, wie oben erwähnt, einen erheblichen Marktanteil (wertmäßig etwa 50 %). Als nächstes kommen 16-Bit-Mikrocontroller und dann DSP-Controller für die Signalverarbeitung (beide machen 20 % des Marktes aus).