Alles wat u moet weten over Microcontroller Board

Introductie

Een microcontroller is precies wat de naam al zegt: een programmeerbaar apparaat dat fungeert als besturingseenheid van een groter systeem. Het communiceert met andere apparaten en kan, mits het over de benodigde stroomvoorziening beschikt, één of meerdere componenten aansturen.

Inleiding tot de microcontrollerkaart

Microcontroller-kaarten worden ook wel "hersenen" genoemd en functioneren als de centrale processoreenheid (CPU) van gegevensinvoer- en uitvoerbewerkingen in een systeem.

Als je een beginner bent, dan is het microcontroller-bord een van de basisprincipes die je moet begrijpen. Na het lezen van dit artikel zult u vertrouwd raken met de verschillende typen, toepassingen en toepassingen van het microcontrollerboard.

Wat is een microcontroller?

Een microcontroller is een computer op een enkele geïntegreerde schakeling. Het wordt meestal gebruikt om een systeem of apparaat te besturen en bevat een processor, geheugen en programmeerbare input/output-randapparatuur.

Het woord "micro" betekent klein, dus de term "microcontroller" kan verwarrend zijn omdat het verwijst naar iets dat veel kleiner is dan andere computers . Microcontrollers zijn zelfs zo klein dat ze vaak "chips" worden genoemd.

Microcontrollers worden gebruikt in bijna elk elektronisch apparaat dat u tegenwoordig gebruikt, van smartphones tot gameconsoles en auto's. Ze worden ook gebruikt in robots, drones en smart home-apparaten (zoals degene die we in deze les behandelen).

Hoe werkt een microcontrollerkaart?

Een microcontrollerkaart is een printplaat die een of meer microcontrollers bevat. Een microcontroller is een klein computersysteem waarmee apparaten en machines kunnen worden aangestuurd.

Microcontrollers worden vaak gebruikt in embedded systemen en elektronische projecten, zoals robots of computergestuurde camera's . Ze kunnen ook worden gebruikt om huishoudelijke apparaten zoals airconditioners en wasmachines te besturen.

Microcontrollers worden meestal geprogrammeerd met behulp van speciale software die een geïntegreerde ontwikkelomgeving (IDE) wordt genoemd. Met de IDE kun je code schrijven in een programmeertaal zoals C++ of Python, die vervolgens wordt gecompileerd in machinetaal die je microcontroller begrijpt.

Toepassingen voor microcontrollerkaarten

Wat zijn Microcontroller Boards-toepassingen?

Microcontroller-kaarten worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder robotica en automatisering. Het meest gebruikelijke gebruik van deze borden is het creëren van een circuit dat fysieke objecten of systemen kan besturen.

Een microcontrollerboard kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een robotarm of een geautomatiseerde fabriekslijn te besturen. Hierdoor kan de gebruiker bepaalde acties in het apparaat programmeren, zoals het verplaatsen van een object van de ene plaats naar de andere of het aanzetten van een machine.

Microcontrollerboards worden ook gebruikt in domoticasystemen waarmee gebruikers hun huis kunnen automatiseren met een app op hun telefoon. Deze systemen gebruiken sensoren die door het hele huis zijn geplaatst en detecteren wanneer iemand door een deur loopt of een kamer binnenkomt, zodat ze automatisch ramen kunnen openen of sluiten of lichten aan of uit kunnen doen.

Binnen een Microcontroller Board

Wat zit er in een microcontrollerbord?

Microcontroller-boards zijn kleine computers met hun eigen stroombron en geheugen. Ze worden meestal gebruikt voor het besturen van elektronica, maar ze kunnen worden gebruikt om bijna alles te doen wat u maar wilt.

De belangrijkste componenten van een microcontrollerboard zijn:

CPU

Dit is de microcontroller is een centrale verwerkingseenheid. Het is het deel van het bord dat instructies verwerkt en uitvoert, en het voert deze taak uit met behulp van registers en geheugen.

De CPU heeft een instructieregister dat de uit te voeren instructie bevat. Het heeft ook een of meer gegevensregisters, waar gegevens kunnen worden geladen of opgeslagen tijdens de uitvoering van het programma. De CPU heeft een stackpointerregister dat verwijst naar het laatste item dat op de stack is geplaatst door de subroutine-aanroepen van uw programma, zodat het naar die items kan terugkeren na het uitvoeren van andere instructies.

Geheugen in microcontrollers

Geheugen

Microcontrollers gebruiken geheugen om instructies en gegevens op te slaan. De hoeveelheid geheugen die een microcontroller heeft bepaald, bepaalt hoeveel informatie hij tegelijkertijd kan bevatten. In het geheugen van de microcontrollerkaart worden het programma en andere gegevens opgeslagen. Het is verdeeld in verschillende secties:

Programmeer geheugen

Waar het programma is opgeslagen. Dit geheugengedeelte is gereserveerd voor code en gegevens die toegankelijk zijn vanuit het programma.

Gegevensgeheugen

Wordt gebruikt om gegevens op te slaan waartoe het programma toegang moet hebben. De gegevens kunnen door het programma op verschillende manieren worden gelezen, geschreven en gemanipuleerd. Het gegevensgeheugen kan ook variabelen bevatten die door verschillende functies binnen een programma worden gebruikt.

I/O-randapparatuur

Apparaten die verbinding maken met uw computer en waarmee u ermee kunt communiceren. Als u bijvoorbeeld een muis of toetsenbord gebruikt, zijn deze verbonden via I/O-randapparatuur.

Analoog naar digitaal

Analoog-digitaalomzetter

De analoog-digitaalomzetter (ADC) is een essentieel onderdeel van de microcontrollerprintplaat. Deze zet de analoge signalen van sensoren, zoals temperatuur of druk, om in digitale waarden.

De ADC neemt ook digitale ingangen, zoals gebruikersinvoer of sensorwaarden, en zet deze om in analoge signalen. Als je bijvoorbeeld op een knop op je microcontroller drukt, zet de ADC dat digitale signaal om in een analoge spanning die je microcontroller vertelt wat hij vervolgens moet doen.

Digitaal naar analoog

Digitale naar analoge converter

Een digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC) is een apparaat dat digitale bits omzet in analoge spanningsniveaus. DAC's worden gebruikt in microcontrollers om gehele waarden van een invoerregister (bijvoorbeeld het toetsenbord van de gebruiker) om te zetten in echte, continue spanningen die kunnen worden gebruikt om andere circuits te besturen.

Systeem bus

De systeembus van een microcontroller is de hoofdweg die door het hele microcontrollerbord loopt. Hiermee kunnen signalen reizen tussen alle verschillende functies in de microcontroller, zoals geheugen en input/output-pinnen.

Gegevensbus

De databus is het belangrijkste pad voor gegevens in uw microcontroller. Het is een set draden die elk register en elke geheugenlocatie verbindt met de ALU, waar het kan worden gebruikt in berekeningen.

Adres Bus

De adresbus is het onderdeel van een microcontroller waarmee deze kan communiceren met andere componenten. Deze communicatie stelt de microcontroller in staat om andere hardware te vertellen wat ze moeten doen, en biedt ook een interface om het te programmeren.

Besturingsbus

De besturingsbus is het mechanisme waarmee de microcontroller kan communiceren met andere componenten. Het is een verzameling draden die de CPU en randapparatuur, zoals geheugen en invoer-/uitvoerapparaten, met elkaar verbindt.

De besturingsbus werkt op een veel hogere frequentie dan de databussen, waardoor er meer data per seconde kan worden overgedragen. Hij is echter ook trager dan de adresbus en gebruikt andere spanningsniveaus voor de bedrading.

Serial Port

De seriële poort is een eenvoudige en betrouwbare manier om uw computer en microcontrollerkaart aan te sluiten. Het is een speciaal communicatiekanaal waarmee de twee apparaten gegevens heen en weer kunnen overbrengen.

Verschillende soorten microcontrollers

Er zijn veel verschillende soorten microcontrollers, maar ze hebben allemaal één ding gemeen: ze kunnen worden geprogrammeerd om te doen wat u wilt dat ze doen.

Microcontrollers zijn kleine, programmeerbare computers die in een breed scala aan toepassingen worden gebruikt. Er zijn veel verschillende soorten microcontrollers, elk met verschillende kenmerken en functies.

PIC-microcontroller

Een programmeerbaar apparaat dat gebruikt wordt om veel verschillende soorten machines aan te sturen. Het wordt vaak gebruikt in industriële omgevingen, zoals productie, robotica en automatisering. De PIC-microcontroller heeft een aantal functies die hem nuttig maken voor deze toepassingen, waaronder het vermogen om beweging te detecteren en te gebruiken om gebeurtenissen te activeren.

Het gebruikt een eenvoudige programmeertaal genaamd C om zijn functies te programmeren. De C-taal is gemakkelijk te leren en te gebruiken in vergelijking met andere programmeertalen zoals Python of Java, die complexere syntaxisregels vereisen die precies moeten worden gevolgd om programma's die erin zijn geschreven correct op computers te laten werken.

ARM-microcontroller

Een type processor dat wordt gebruikt in ingebedde systemen. Het wordt het vaakst gebruikt in consumentenproducten, zoals digitale camera's en mobiele telefoons, maar het wordt ook aangetroffen in industriële machines zoals auto's en vliegtuigen.

De ARM-processor staat bekend om zijn lage stroomverbruik en krachtige mogelijkheden. Deze kenmerken maken het populair in consumentenelektronica en andere omgevingen waar energiebesparing van cruciaal belang is.

8051 microcontroller

Het is een van de meest populaire microcontrollers ter wereld. Het kan worden gebruikt om bijna alles te besturen, van eenvoudige apparaten zoals speelgoed tot complexe machines zoals auto's. Het wordt ook gebruikt in je computer, dus het is redelijk veilig om te zeggen dat je minstens één keer in je leven met een 8051-microcontroller hebt gewerkt!

De 8051 is geschikt voor gebruik in medische implantaten zoals pacemakers of insulinepompen; militaire uitrusting zoals raketten; consumentenelektronica zoals MP3-spelers; autosystemen zoals airbags; huishoudelijke apparaten zoals wasmachines; industriële machines zoals transportbanden; en vele andere soorten apparatuur die ingebouwde computeroplossingen vereisen.

AVR-microcontroller

Een serie microcontrollers ontwikkeld door Atmel. De AVR-microcontroller wordt gebruikt in embedded systemen en kleine apparaten, zoals horloges. Het is een erg populaire keuze onder hobbyisten en het kan worden geprogrammeerd in verschillende talen.

De AVR heeft ook 1 KB ROM, dat instructies bevat die vast zijn en niet kunnen worden gewijzigd door gebruikers of externe programma's. Dit is handig voor het opslaan van gegevens die nooit zullen veranderen, zoals wiskundige constanten zoals Pi of de lichtsnelheid in een vacuüm.

MSP-microcontroller

Een van de meest voorkomende soorten microcontrollers. Ze worden doorgaans gebruikt in kleinere apparaten zoals huishoudelijke apparaten en afstandsbedieningen , maar ze zijn ook te vinden in grotere producten zoals magnetrons.

MSP-microcontrollers worden door verschillende fabrikanten gemaakt en hebben, afhankelijk van het gekozen model, verschillende mogelijkheden. Zo hebben sommige bijvoorbeeld ingebouwd geheugen, andere niet; sommige kunnen via Bluetooth of Wi-Fi met andere apparaten communiceren, andere niet; en sommige hebben meer in- en uitgangspinnen dan andere.

Microcontroller versus microprocessor

Wat is het verschil tussen een microcontroller en een microprocessor?

Een microcontroller is een computer die veel van dezelfde taken kan uitvoeren als een microprocessor, maar die minder geheugen en rekenkracht heeft. Een microprocessor daarentegen heeft meer geheugen en rekenkracht dan een microcontroller.

Het verschil tussen deze twee apparaten komt neer op hun formaat en hun toepassing. Een microprocessor is veel groter dan een microcontroller – ongeveer vier keer zo groot. Wat hun doel betreft, worden beide apparaten gebruikt voor het berekenen en aansturen van elektronische apparaten zoals klokken, rekenmachines en auto's.

Maar als je iets kleins of op batterijen werkends moet aansturen (zoals een wekker), dan is een microcontroller waarschijnlijk een betere keuze dan een microprocessor. Een microcontroller verbruikt namelijk minder energie en ruimte dan een microprocessor, waardoor hij ideaal is voor kleine elektronische apparaten zoals horloges, afstandsbedieningen of speelgoed.

Voordelen van Microcontroller Board

De microcontroller-kaart is een zeer krachtig en veelzijdig apparaat. Het kan in veel verschillende toepassingen worden gebruikt en is het hart van veel machines en apparaten. Het microcontrollerboard heeft veel voordelen ten opzichte van andere soorten computers, zoals pc's, laptops of tablets.

Het eerste voordeel van het microcontrollerboard is dat het klein en compact is. Dit betekent dat het in kleine ruimtes kan worden geïnstalleerd, of indien nodig zelfs kan worden gemaakt om in een kleine ruimte te passen. Dit maakt het ideaal voor gebruik in auto's of andere voertuigen waar de ruimte beperkt is.

Een ander voordeel van deze apparaten is dat ze erg goedkoop zijn in vergelijking met andere soorten computers zoals pc's of laptops. Ze kosten minder, dus u hoeft zich geen zorgen te maken dat u er te veel geld aan uitgeeft als er iets misgaat met uw huidige model!

Conclusie

In dit artikel hebben we gekeken naar enkele van de belangrijkste kenmerken die in elk microcontrollerbord aanwezig zouden moeten zijn. De microcontroller kan worden gebruikt om veel algemene toepassingen uit te voeren, en met de juiste softwaretools kunt u vrijwel elk project maken dat u maar kunt bedenken.

Introductie van het kleine maar betrouwbare microcontrollerbord