Introdução AoS MICROCONTROLADORES Mobilizando informática e eletrônica na concepção de projetos

Organização da apresentação Definição do microcontrolador História: Como surgiram os microprocessadores Arquitetura e periféricos do microprocessador Arquitetura do microcontrolador Aspécto físico do chip Mobilizando informatica e eletrônica na concepção de projetos (idéias de projeto)

1. Definição O que é um microcontrolador?

O que é um Microcontrolador ? É um pequeno componente eletrônico dotado de inteligência programável.

A concepção é dada combinando conhecimentos Microcontrolador Criatividade Informática Eletrônica

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.

A HISTÓRIA DO MICROPROCESSADOR 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 MICROCONTROLADOR 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 MICROPROCESSADOR 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 MICROCONTROLADOR 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 MICROPROCESSADOR 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 MICROCONTROLADOR 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 .

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)

Periféricos de apoio aos microprocessadores 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.

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 RAM Ex.: X5 (escrita) Random-Access Memory Memória onde são manipuladas variáveis e valores do programa. Ex.: X5 (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 seg ISD1760= 60 seg ISD1790= 90 seg

DECODIFICADOR MULTIFREQUENCIAL Cada 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 FÍSICO do microcontrolador

Aspécto físico O 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: Entretenimento/Conforto: 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 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.