Aula sobre fundamento dos microcontroladores

1. FACULDADE DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO E ELÉTRICA
ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES
Aula 2: Fundamentos dos
Microcontroladores
Prof. Dr. Elton Alves

2. Exemplos Prático de Utilização de
Microcontroladores
Sistema de controle de temperatura de um forno

3. Exemplos Prático de Utilização de
Microcontroladores

4. Exemplos Prático de Utilização de
Microcontroladores
Geladeira:

5. Exemplos Prático de Utilização de
Microcontroladores
• Controle remoto de uma TV

6. Microcontroladores

7. Microcontroladores

8. Evolução dos Sistemas Microprocessadores

9. Microcontroladores
Alguns fabricantes de microcontroladores:

10. Microcontroladores

11. Microcontroladores
Existem uma diversidade de opções de microcontroladores (famílias
de microcontroladores).
- Exemplos: Nitron, 8051, PIC da microchip, Atmel, e etc.

12. Microcontroladores
Aparências:
Da esquerda para direita: PIC 12F508, PIC 16F84A, PIC 16C72, Motorola
68HC05B16, PIC 16F877, Motorola 68000

13. Microcontroladores
Porque usar???
Onde usar???
Custo???
Tipo de programação???
Qual tipo de microcontrolador usar?

14. Microcontroladores
Exemplo:
oImagine:
- Em um sistema de controle de acesso de pessoas a uma área
restrita. Para entrar no local a pessoa terá que digitar uma senha.
Se for usado um computador como seria? Quais os problemas que
poderiam acontecer?

15. Área de Atuação de Microprocessador
Os microprocessadores são utilizados em aplicações onde são
requeridos cálculos matemáticos complexos com velocidade.

16. Por quê Microcontroladores?
Aplicações tinham o custo dependente do preço da CPU e dos
periféricos.
A ideia foi colocar todos os periféricos dentro do chip da CPU.
Uma CPU dedicada a um determinado controle, não precisa ser
muita rápida nem tão pouco ter um conjunto de instrução
extensão e poderoso.

17. Por quê Microcontroladores?
Os microcontroladores são específicos para controle, não tem grande
capacidade de processamento e por isso nunca haverá computador
pessoal cuja CPU seja um microcontrolador.
Eles podem estar presente nos PCs, apenas para controle de periféricos.

18. Microprocessador X Microcontrolador

19. Microcontroladores X Microprocessadores
Um microcontrolador difere de um microprocessador em vários
aspectos.
oPara quem um microprocessador possa ser usado, outros componentes
devem ser adicionados, tais como memória, AD, DA, componentes para
enviar e receber dados e etc.
oEm resumo, isso significa que o microprocessador é o verdadeiro
coração do computador gerenciando todos os periféricos. Por outro lado
o microcontrolador foi projetado para ter tudo num só.
oNos microcontroladores, nenhum outro componente externo é
necessário, por que os principais periféricos necessários já estão
contidos nele. Assim, nós poupamos tempo e espaço na construção dos
dispositivos.

20. Microcontrolador

21. Aplicações de Microcontroladores

22. Microcontroladores na Atualidade
Principais áreas de atuação:

23. Conceito
oÉ um pequeno componente eletrônico, dotado de “inteligência”
programável, utilizado no controle de processos lógicos.
Possui:
oMemória de programas.
oMemória de dados.
oPortas de entrada e saída.
oTimers
oConversores AD e DA.
oETC...
Dessa forma, conectando o mínimo
de hardware ao dispositivo, obtém-
se um sistema embarcado
desejado.

24. Microcontroladores: Diagrama Interno
Esquema típico:

25. Microcontroladores: Unidade de Memória
Diagrama Interno:
É a parte da memória onde vai se guardar
os dados.
Para um determinado endereço, há um
conteúdo desse endereço.

26. Microcontroladores: Unidade Central de
Processamento
Bloco para executar operações aritmética e
lógica.
Desta maneira é possível multiplicar, dividir,
subtrair e mover o seus conteúdos de um local de
memória para outro.
 Os locais de memória da CPU chamam-se
registros. Estes são, portanto, locais de memória
cujo papel é ajudar a executar várias operações
matemáticas ou quaisquer outras operações com
dados.

27. Microcontroladores: Barramento Bus
 O barramento fisicamente falando
corresponde a um grupo de 8, 16 ou mais
fios.
 Existem três tipos de barramento:
o Barramento de dados
o Barramento de endereço.
o Barramento de Controle
OBS: Se um barramento de dados tem largura de 8 bits e cada instrução tem 16 bits,
quantos acessos à memória devem ser feitas por ciclo?

28. Microcontroladores: Unidade de Entrada e
Saída
 As entradas e saídas são chamadas de portas
I/O, que podem ser configuradas como
entrada e saídas.

29. Microcontroladores: Unidade de
Temporização
 Bloco de temporização dar informação acerca da
hora, duração, protocolo, etc.
 A unidade básica do temporizador é um contador,
que é na realidade um registro cujo conteúdo
aumenta de uma unidade num intervalo de tempo
fixo.

30. Microcontroladores: Watchdog cão de guarda
 Este bloco de um contador continuo por um
clock interno e que o programa põe a zero sempre
que é executado corretamente.
 No caso de o programa travar, o zero não será
escrito e o contador, por si só, se encarregar de
fazer o reset do microcontrolador, quando o
contador alcançar o seu valor máximo.
 Isto vai fazer com que o programa corra de novo e
desta vez corretamente.
 Não está acessível ao programador.

31. Microcontroladores: Conversor analógico-
digital
 Como os sinais dos periféricos são substancialmente
diferentes daqueles que o microcontrolador pode
entender (zero e um), eles devem ser convertidos num
formato que possa ser compreendido pelo
microcontrolador.
 Esta tarefa é executada por intermédio de um bloco
destinado à conversão analógica-digital (A/D). Este
bloco vai ser responsável pela conversão de uma
informação de valor analógico para um número
binário e pelo seu trajeto através do bloco da CPU, de
modo a que este o possa processar de imediato.

32. Microcontroladores: Diagrama Interno