INTRODUÇÃO AOS MICROCONTROLADORES Mobilizando informática e eletrônica na

concepção de projetos

ORGANIZAÇÃO DA APRESENTAÇÃO

1. Definição do microcontrolador

2. História: Como surgiram os microprocessadores

3. Arquitetura e periféricos do microprocessador

4. Arquitetura do microcontrolador

5. Aspécto físico do chip

6. Mobilizando informatica e eletrônica na concepção de projetos (idéias de projeto)

1. DEFINIÇÃOO que é um microcontrolador?

O que é um Microcontrolador ?

É um pequeno componente eletrônico dotado de inteligência

programável.

Microcontrolador

Criatividade

Informática

Eletrônica

A concepção é dada combinando conhecimentos

2. A HISTÓRIA

Em 1969, a INTEL encomenda circuitos

integrados japoneses para a produção de calculadoras.

Neste período, Marcian Hoff, funcionário da própria INTEL apresentou uma solução diferente: Que a função do chip fosse determinada por um programa nele armazenado.

O chip deveria ser mais robusto, mas com grande espaço de memória para armazenar o programa.

Embora os japoneses tentassem uma solução mais fácil, a INTEL já se demonstrava mais interessada na inovadora concepção de circuito integrado programável (Programmable Integrated Circuit).

Em 1971 um funcionário da INTEL chamado Frederico Faggin transformou a idéia de Hoff num produto real e assim, o primeiro microprocessador nasceu.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR

No mesmo ano, empresas de tecnologia como Motorola e Texas Instruments aperceberam-se do tesouro que às esperava e lançaram seus próprios processadores ao custo inicial de U$360.

Rapidamente, outras empresas vieram para disputar o mercado com as gigantes, oferecendo processadores pela metade do preço.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR

Em 1975 uma empresa chamada MOS Technology anunciou processadores por U$25 e garantiu que poderia atender à qualquer demanda.

Na tentativa de coibir a MOS Technolgy, a INTEL tratou de divulgar que processadores de U$25 não poderiam oferecer qualidade alguma, uma vez que os seus custavam U$179.

A HISTÓRIA DO MICROCONTROLADO

R

No entanto, os processadores da MOS Technology eram tão eficientes quanto os da INTEL.

Naquela época, a MOS Technology produzia 15 milhões de processadores por ano e viabilizou o surgimento de corporações especializadas em sofware, tais como Rockwell, ATARI, Ricoh.

Isso evidenciou o gigantesco lucro da INTEL, e para não perderem mercado, reduziram seus processadores de U$179 para U$69.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR

Em 1976 o criador do microprocessador abandona a INTEL, funda a Zilog e anuncia o Z 8O. Seu diferencial estava na compatibilidade com os processadores antecessores e na série de recursos muito potentes para o seu tempo.

Meses depois , a INTEL lança

processadores concorrentes,

mas o Z 8O era tão superior que

predominava como cérebro dos computadores.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR

Em 1976 o criador do microprocessador abandona a INTEL, funda a Zilog e anuncia o Z 8O. Seu diferencial estava na compatibilidade com os processadores antecessores e na série de recursos muito potentes para o seu tempo.

Meses depois , a INTEL lança

processadores concorrentes,

mas o Z 8O era tão superior que

predominava como cérebro dos computadores.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR

Com o passar dos anos, o avanço da tecnologia proporcionou a criação de microprocessador mais rápidos e inteligentes.

Aliado a memórias RAM e ROM, disco rígido, dispositivos de entrada (teclado, mouse) e saída (monitor), o microprocessador é a parte central de toda troca de informações entre os dispositivos.

A HISTÓRIA DO MICROCONTROLADO

R

Logo que os microprocessadores foram popularizados, a indústria entendeu que tais componentes poderiam ser aplicados na automação de processos.

Para viabilizar tal propósito, os microprocessadores foram reprojetados e os periféricos de entrada e saída foram integrados todos num único chip.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR

Esse chip, integrando todos os periféricos em sua arquitetura, era na verdade, um sistema mais completo do que um simples microprocessador.

O qual poderia processar dados e controlar dispositivos sem a necessidade de periféricos externos.

Foi este, então, batizado de microcontrolador .

A HISTÓRIA DO MICROCONTROLADO

R

3. ARQUITETURA E PERIFÉRICOS DO MICROPROCESSADOR

Periféricos de apoio aos microprocessadores

3. Microprocessador (E/S)

4. Memória RAM (E/S)5. Placa de vídeo (E/S)8. Disco Rígido (E/S)9. Mouse (Saída)10. Teclado (E/S)2. Placa mãe

(barramento de dados)

O microprocessador é totalmente dependente dos periféricos de apoio (memória RAM, disco rígido, etc.).

Sem eles, o sistema fica inoperante.

Por exemplo: No disco rígido

estão instalados os programas à serem executados.

PERIFÉRICOS DE APOIO AOS MICROPROCESSADORES

4.

ARQUITETURA E PERIFÉRICOS DO MICROCONTROLADOR

Os microcontroladores podem funcionar sem a necessidade de periféricos externos, tais como: Hard Disk, memórias, etc.

Todos os periféricos vitais para o funcionamento encontram-se embutidos no chip.

Arquitetura dos microcontroladores (1)

CPU – Unidade central de processamento, gerenciador de todo funcionamento do sistema

Arquitetura dos microcontroladores (2)

ROM (Read-Only Memory)Memória onde são armazenadas as tarefas a serem desenvolvidas (memória do programa)

MEMÓRIA RAMRandom-Access Memory

Memória onde são manipuladas variáveis e valores do programa.

Ex.: X5 (escrita)

Limita a quantidade de variáveis do programa.

PORTA PARALELA

Utilizada para conectar circuitos externos (periféricos).

Leitura de teclas e sensores, decodificadores de telefone, gravadores de voz.

Acionamento de displays, Led's, relés, atuadores, etc.

REPRODUZINDO SONS NO PROJETO (ex.: auto-atendimento)

Permite armazenar e reproduzir até 4 mensagens ou musicas com duração total de 30 segundos

ISD1730= 30 segISD1760= 60 segISD1790= 90 seg

DECODIFICADOR MULTIFREQUENCIALCada digito do telefone gera um tom de

áudio. O DTMF (dual tone multi-frequency) converte o tom para o valor binário correspondente. Ex.: Número 5:

PORTA SERIAL

Periférico utilizado para conectar o circuito eletrônico à um PC.

Possibilta a comunicação sem fio (Wireless).

EEPROM(memória FLASH)

Periférico de finalidade similar ao Flash-Drive (pendrive).

Permite salvar e recuperar informações dentro do próprio microcontrolador.

Senhas, valores antes de desligar o sistema.

EEPROM(memória FLASH)

Utilizada para memorizar:

Códigos de controle remoto (LEARN CODE).

Senhas de acesso.

Registro do código de defeito dos veículos (para leitura com scanner automotivo).

Configurações de som e imagem em TV's monitores (cor, brilho, volume, estação de rádio, etc.)

Conversor A/D

Utilizado para o processamento de sinais analógicos.

Permite obter valores de temperatura, luminosidade, pressão, umidade, distância, etc.

Periféricos para conectividade com o microcontrolador

Sensor de umidade.

Sensor de passagem (sem contato)

Sensor de temperatura.

Periféricos para conectividade com o microcontrolador(2)

Sensor ultrasônico. (sistemas de localização, medidor de distância, alarmes).

ARQUITETURA DO uC AT8051

Os circuitos externos ao microcontrolador (displays, leds, relés, teclas, sensores, etc) são controlados pelos PORTs.

Cristal

ARQUITETURA DO uC PIC16F877A

Possui:•5 porta paralela.•1 porta serial•8 conversores A/D•1 EEPROM(Flash Drive)

(o modelo anterior não possui A/D e EEPROM)

ARQUITETURA DO uC PIC12F675

Possui:•1 porta paralela.•1 porta serial•1 conversor A/D•1 EEPROM(Flash Drive)

5.

ASPÉCTO FÍSICODO MICROCONTROLADOR

Aspécto físicoO microcontrolador tem a mesma aparência dos CI’s tradicionais:

Em encapsulamento DIP e SMD.

Motivação para o uso dos microcontroladores (1):

Necessidade reduzida de componentes externos.

Alteração das funcões do sistema sem alteração na placa.

Sistema de proteção contra cópia do projeto.

Motivação para projetos com microcontroladores (2):

Conectividade com dispositivos de informática (armazenamento, e processamento).

Baixo custo de implementação (sistemas complexos em tamanho reduzido).

Áreas de Aplicação

Inclusão social:• Criação de produtos para

deficientes.

Médica/Saúde:• Produtos para população em

margem de rísco social (cegueira, surdez, doença).

Industria:• Automação de processos.

Automobilistica:• Sistemas de segurança anti-furto,

prevenção ou diagnóstico de defeitos.

Entretenimento/Conforto:• Criação de brinquedos

eletrônicos, automação residencial.

IDÉIAS DE PROJETO

1. Elabore um plano de projeto que você entende ser viável a partir do uso dos microcontroladores.

2. Quais seriam as tarefas desempenhadas pelo microcontrolador e quais periféricos de apoio seriam necessarios para desenvolve-lo?

3. Em qual setor da indústria poderia tal projeto ser aplicado?

4. Quais seriam seriam os ajustes possíveis nesse equipamento? (ex.: uma tecla faria tal função, etc.)

5. Caso já exista, quanto custa um produto similar?

6. Ilustre seu projeto utilizando diagrama de blocos.

7. Dê um nome para o projeto.

8. Descreva o funcionamento em um parágrafo.