12 - Microprocessadores e Microcontroladores

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Microprocessadores 
e microcontroladores
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Conceituar os microcontroladores e os microprocessadores.
 � Listar as diferenças entre microcontroladores e microprocessadores.
 � Enumerar os principais fabricantes de microcontroladores de 4, 8, 
16 e 32 bits.
Introdução
Neste capítulo, você vai estudar os microprocessadores e os microcon-
troladores. Em função de as duas palavras serem muito parecidas, é 
comum que haja equívocos relacionados aos conceitos. Assim, vamos 
apresentar neste texto os conceitos, as características e alguns exemplos 
de utilização de microprocessadores e microcontroladores.
Conceito de microprocessadores e 
microcontroladores
Tanto os microcontroladores quanto os microprocessadores são componentes 
importantes, quando se trata de eletrônica digital. É bastante comum que haja 
confusões em relação a esses dois elementos, o que inicialmente pode ser 
explicado pelo fato de terem nomes parecidos, mas a realidade é que os dois 
possuem características diferentes.
Microprocessadores
Os microprocessadores também são conhecidos como cérebros dos computado-
res, ou seja, são peças fundamentais para o seu funcionamento. Equipamentos 
como celulares, smartphones e tablets também necessitam de processadores 
para funcionar. O processador é responsável por carregar e realizar as ope-
rações aritméticas e lógicas, que são necessárias para que os programas de 
computador funcionem.
Hoje os processadores permitem a compatibilidade de software, isto é, 
os softwares não precisam ser desenvolvidos para um modelo específico 
de processador. Antigamente, porém, cada computador funcionava em uma 
plataforma diferente, e isso não permitia a compatibilidade entre os diferentes 
fabricantes de processadores. 
É bastante comum chamar os microprocessadores de processadores. Tec-
nicamente, os processadores são um circuito integrado que realiza tarefas de 
cálculo e tomada de decisão de um computador. Os computadores e equipa-
mentos eletrônicos utilizam o processador para executar as suas funções, ou 
seja, são esses componentes que os tornam inteligentes.
Responsável pela execução das instruções num sistema, o microproces-
sador — escolhido entre os disponíveis no mercado — determina, em certa 
medida, a capacidade de processamento do computador e o conjunto primário 
de instruções que ele compreende. O sistema operacional é desenvolvido 
sobre esse conjunto.
Internamente, o microprocessador (Figura 1) é subdividido em unidades 
de trabalho, que operam em frequências elevadas. Uma das mais importantes 
chama-se ULA (unidade lógica e aritmética), que é responsável pelos cálculos 
aritméticos e lógicos. Para o funcionamento do microprocessador, são ne-
cessários circuitos auxiliares, que permitem a interação com os utilizadores; 
esses circuitos garantem a comunicação com a memória e os dispositivos de 
entrada e saída. 
Figura 1. Microprocessador.
Fonte: www.intel.com.
Microprocessadores e microcontroladores2
O que diferencia um microprocessador de outro é a quantidade de instru-
ções, o tamanho da palavra interpretada, o barramento de dados e a velocidade 
de operação. As instruções são códigos que informam o que o processador 
deverá fazer com os dados. Alguns microprocessadores possuem apenas as 
instruções mais utilizadas (como microprocessador RISC), já outros (como 
MMX, 3Dnow e SSE) possuem instruções específicas para controle de recursos 
multimídia. Atualmente não existe mais essa diferença entre processadores 
com mais instruções; então, resolveu-se misturar características das duas 
arquiteturas, a fim de conseguir o melhor desempenho.
O tamanho da palavra indica a quantidade de bits interpretados pelo 
microprocessador a cada ciclo; quanto maior o tamanho da palavra, maior 
será o desempenho do computador. Esses dados trafegam pelo barramento de 
dados, entre periféricos, memórias e microprocessadores, levando instruções 
e dados. Quanto maior o barramento de dados, maior será a desempenho do 
computador.
Em relação à velocidade de processamento, pode-se considerá-la como 
sendo a rapidez com que as instruções são executadas pelo microprocessador. 
A velocidade é medida em hertz (megahertz ou gigahertz), que é a unidade de 
medida de frequência, e é possível trabalhar em duas velocidades: interna e 
externa. A velocidade interna é a velocidade de instruções dentro do compu-
tador, enquanto a externa é a velocidade de comunicação entre o computador 
e os dispositivos.
Microcontroladores
Um microcontrolador é um tipo de circuito integrado que tem a possibili-
dade de ser programado para realizar tarefas específicas. No mercado, são 
encontrados diversos fabricantes de microcontroladores, cada um com suas 
especificidades e características. A escolha do microcontrolador depende 
bastante da aplicação; portanto, é importante conhecer as características 
de cada componente. 
Os microcontroladores possuem periféricos que permitem a realização 
de várias tarefas, sem depender de muitos outros componentes conectados a 
eles. Um microcontrolador pode ser considerado uma espécie de computador, 
constituído de CPU, memória de armazenamento de programa, memória para 
armazenamento de variáveis, alguns periféricos de comunicação, conversores, 
entre outros. Os microprocessadores são programados por meio de linguagens 
de programação, como a linguagem C.
3Microprocessadores e microcontroladores
Muitas placas de desenvolvimento (por exemplo, o Arduino) possuem 
um microprocessador como principal componente. Essas placas são muito 
comuns entre estudantes, devido à vasta documentação existente e por ser 
uma plataforma de desenvolvimento de projetos de automação bastante 
didática.
Em nosso cotidiano, muitos equipamentos possuem um microcontrolador 
interno, como eletroeletrônicos e eletrodomésticos. O timer de um aparelho 
micro-ondas, o controle remoto de um televisor ou um ar-condicionado, 
um relógio digital, o controlador de voo de um drone, uma impressora 
3D e muitos outros dispositivos podem ser construídos por meio do uso 
de microcontroladores. Um microcontrolador é constituído dos seguintes 
componentes internos:
 � CPU (unidade central de processamento): realiza as operações lógicas 
e matemáticas programadas.
 � Frequência de clock: tempo base das operações realizadas pela CPU 
e dos demais periféricos do microcontrolador.
 � Memória flash: memória não volátil, que é responsável por armazenar 
o programa a ser executado.
 � Memória RAM: memória volátil, que armazena as variáveis do pro-
grama temporariamente.
 � Memória EEPROM: semelhante à memória flash, mas com uma 
menor velocidade de escrita.
 � Entradas: pinos configurados como entradas digitais detectam a tensão 
presente externamente neles, dados alguns valores limiares. Quando 
essa tensão estiver abaixo de determinado valor, especificado na folha 
de dados do microcontrolador de interesse, o nível lógico lido é 0. 
Por outro lado, se estiver dentro de uma faixa próxima do valor de 
alimentação, também dependente do microcontrolador em questão, o 
nível lógico lido é 1.
 � Saídas: pinos configurados como saídas digitais podem ser comandados 
por meio do software e ter seu valor de tensão alterado. Nível lógico 0 
representa valor de tensão nulo, enquanto nível lógico 1 representa valor 
de tensão de alimentação do circuito. A saída digital dos microcontro-
ladores é a principal interface desses componentes com o mundo real, 
bastando conectar um LED e fazê-lo piscar, ou um pequeno alto-falante 
para emitir um sinal sonoro.
Microprocessadores e microcontroladores4
Diferenças entre microprocessadores e 
microcontroladores
Um microcontrolador difere de um microprocessador em vários aspectos, mas 
o primeiro e mais importante se refere à funcionalidade. O funcionamento de 
um microprocessador depende de outros elementos, como memória, chipsets 
e componentes para receber e enviar dados. Já o microcontroladoré projetado 
para ter essas funcionalidades em um único chip. No caso do microprocessador, 
não são necessários os componentes externos para as suas aplicações, pois os 
periféricos já estão contidos nele mesmo. Isso faz com que se poupe tempo 
na elaboração de novos projetos. 
Tanto os microprocessadores quanto os microcontroladores realizam al-
gumas operações, que são buscar as instruções da memória e executá-las 
(operações aritméticas ou lógicas); os resultados dessas execuções são usados 
para servir a dispositivos de saída. As instruções eletrônicas, representadas 
por um grupo de bits, são obtidas a partir de sua área de armazenamento, que 
é chamada de memória.
Num cenário prático, suponha que você precisa acender a luz de um quarto a partir 
de um controle remoto. O custo de um microprocessador é elevado, e são necessários 
todos os outros componentes de um computador, como memória para rodar o 
sistema operacional e saídas USB/paralela para utilizar a saída; além disso, ainda seria 
preciso realizar a programação via alguma linguagem, para acender ou apagar uma 
luz com um relé.
Outro cenário seria utilizar um chip microcontrolador, que teria tudo embutido, e 
usar uma porta digital para acionar o mesmo relé, sem sistema operacional, grandes 
quantidades de memória e outros recursos.
A autossuficiência dos microcontroladores os torna a escolha ideal para 
pequenos dispositivos eletrônicos, como cafeteiras e brinquedos eletrônicos. 
Geralmente, os microcontroladores são pré-programados quando eles estão 
incluídos — ou incorporados — nos dispositivos eletrônicos. Em comparação 
com os microprocessadores, a maioria dos microcontroladores funciona na 
faixa de frequência dos megahertz, o que significa um milhão de ciclos de 
processamento por segundo.
5Microprocessadores e microcontroladores
Famílias de microcontroladores
Em se tratando de microcontroladores, pode-se dizer que existem três exem-
plos típicos de famílias com características distintas. No Quadro 1, podemos 
verificar algumas características de cada uma delas.
Fonte: Vieira Neto, Introdução... e Caetano (2002, 2003, [200-?]).
Família Fabricante Processadores Frequência Memória
MCS-51 Intel 8 bits de 10 a 
100 MHz
64 K-ROM + 
64 K-RAM
PIC Microchip 8, 16 e 32 bits 40 MHz 64 K
ATmega ATmel 8 bits 20 MHz 256 KB
Quadro 1. Características dos microcontroladores.
Os microcontroladores 8051, fabricados pela Intel, são considerados os 
microcontroladores clássicos, pois já estão no mercado há mais de 30 anos e 
continuam bastante populares. Foram lançados em 1980, como uma evolução 
do 8048, com uma CPU muito mais rápida (12 MHz), 60.000 transistores, 4 
KB ROM, 128 Bytes RAM, 32 linhas de E/S, porta serial, cinco fontes de 
interrupção e dois temporizadores de 16 bits. O licenciamento de fabricação 
do 8051 foi permitido por parte da Intel, e hoje existem mais de 50 fabrican-
tes da linha MCS-51, entre eles a própria Intel, AMD, ATmel, Dallas, OKI, 
Matra, Philips, Siemens, SMC e SSI, produzindo mais de 1.100 variantes do 
projeto original.
O Quadro 2 apresenta os membros mais comuns da família 8051, juntamente 
com algumas características. O modelo mais simples é o 8031, que não possui 
memória de programa interna, mas tem outras características interessantes em 
relação a essa família. A compreensão das características de funcionamento 
de um dos membros da família 8051 garante o entendimento dos demais chips 
dessa família, inclusive os mais recentes, que já utilizam memória flash rom, 
como o 8052 e 8752.
Microprocessadores e microcontroladores6
Fonte: Arquitetura... ([200-?]).
Chip
Memória de 
prog. interna Tipo RAM
8031 0 KB -- 128
8051 4 KB ROM 128
8751 8 KB EPROM 128
8032 0 KB -- 256
8052 8 KB ROM 256
8752 8 KB EPROM 256
Quadro 2. Membros mais comuns dos microcontroladores 8051.
A família de microcontroladores PIC surgiu a partir de um projeto de um 
controlador de periféricos (Peripheral Interface Controller), e é hoje constituída 
de processadores de 8, 16 e 32 bits. O PIC-16F628A é um microcontrolador 
de 8 bits produzido pela Microchip Technology Inc., e é considerado como 
um membro intermediário da família. Suas principais características são 
descritas a seguir:
 � arquitetura Harvard-RISC modificada;
 � encapsulamento de 18 pinos;
 � clock interno de 4 MHz ou externo de 0 a 20 MHz;
 � programação serial in-circuit (não é necessário retirar o chip de seu 
circuito para programá-lo);
 � memória de 2048 palavras de 14 bits, tipo flash, para programa;
 � 224 bytes de memória SRAM para dados;
 � 35 instruções, com modos de endereçamento direto, indireto e relativo;
 � ULA de 8 bits;
 � 16 pinos de E/S com controle individual de direção;
 � dois temporizadores de 8 bits e um de 16 bits;
 � porta serial síncrona/assíncrona.
O sistema Arduino é um projeto de uma plataforma de desenvolvimento 
baseado em um microcontrolador ATmel AVR ATmega, de hardware e software 
livre (ou seja, tanto o hardware quanto o software são abertos, com toda a 
documentação disponível aos usuários), podendo ser utilizado para qualquer 
7Microprocessadores e microcontroladores
finalidade, sem a necessidade de qualquer tipo especial de licença. A placa 
básica de hardware conta com uma série de facilidades de conectividade 
com diversos tipos de dispositivos, como sensores, servomotores, unidades 
para comunicação serial, USB, Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, displays LCD e 
muitos mais.
Como ferramenta de desenvolvimento de software, conta com um ambiente 
integrado multiplataforma (Linux, Windows e MacOS), baseado na linguagem 
C/C++, com uma extensa biblioteca de funções disponível, o que permite o 
desenvolvimento muito rápido de projetos, sem a necessidade de conhecer os 
detalhes dos dispositivos com os quais se quer interagir, ou os detalhes do 
próprio processador. Para isso, o sistema Arduino conta também com uma 
série de placas acessórias, denominadas shields, que se conectam diretamente 
com a placa principal, oferecendo diversas funcionalidades. Também é possível 
trabalhar em “baixo nível”, utilizando a linguagem Assembly do processador. 
A Figura 2 apresenta a placa considerada hoje como um Arduino padrão: o 
Arduino Uno.
Figura 2. Arduino Uno.
Fonte: Eletrodex (2018). 
O microcontrolador básico utilizado no projeto Arduino é o ATmega 328, 
mas também estão disponíveis versões com outros membros da família AVR. 
As principais características do ATmega 328 são as seguintes:
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 � arquitetura RISC de 8 bits;
 � 131 instruções, a maioria de 16 bits;
 � 32 KB de memória flash de programa;
 � 512 bytes de EEPROM;
 � seis canais de conversão analógica/digital de 10 bits de precisão;
 � uma interface serial síncrona/assíncrona;
 � programação modo ISP (In System Programming).
ARQUITETURA de computadores. [200-?]. Disponível em: <https://iesb.blackboard.
com/bbcswebdav/institution/Ead/_disciplinas/EADG177/nova/aula16.html>. Acesso 
em: 5 abr. 2018.
CAETANO. CLP: o controlador lógico programável. [200-?]. Disponível em: <https://
sites.google.com/site/ronaldoecaetano/clp>. Acesso em: 5 abr. 2018.
ELETRODEX. Arduíno UNO R3. 2018. Disponível em: <http://www.eletrodex.com.br/
arduino-uno-r3-cabo-usb.html>. Acesso em: 04 abr. 2018.
INTRODUÇÃO aos microcontroladores. 2003. Disponível em: <http://gec.di.uminho.
pt/lecom/li2/material/picbook-pt.pdf>. Acesso em: 5 abr. 2018.
VIEIRA NETO, H. Microcontroladores MCS51. 2002. Disponível em: <http://dainf.ct.utfpr.
edu.br/~hvieir/download/mcs51.pdf>. Acesso em: 5 abr. 2018.
Leituras recomendadas
AURELIANO, A. Microcontroladores. 2017. Disponível em: <https://fiozera.com.br/
microcontroladores-914a59cbf7de>. Acesso em: 04 abr. 2018.
ELETRÔNICA PROGRESSIVA. Microcontroladores: o que são, para que servem e onde 
são usados. 2014. Disponível em: <http://www.eletronicaprogressiva.net/2014/08/
Microcontroladores-O-que-sao-Para-que-servem-Onde-sao-usados.html>. Acesso 
em: 04 abr. 2018.
MICROPROCESSADORES: conceitos básicosde computação. [200-?]. Disponível em: 
<http://iris.sel.eesc.usp.br/sel433a/Micros.pdf>. Acesso em: 04 abr. 2018.
MICROPROCESSADORES vs Microcontroladores. [200-?]. Disponível em: <http://adm.
online.unip.br/img_ead_dp/30826.PDF>. Acesso em: 04 abr. 2018.
NERYS, J. W. L. Notas de aula microprocessadores e microcontroladores. Goiânia: PEQ, 2016.
ORDOÑEZ, E. D. M.; PENTEADO, C. G.; SILVA, Al. C. R. da. Microcontroladores e FPGAs: 
aplicações em automação. São Paulo: Novatec, 2005.
9Microprocessadores e microcontroladores
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
 
DICA DO PROFESSOR
É comum que se gerem confusões em relação aos componentes microprocessador e 
microcontrolador. Inicialmente, isso pode ser explicado pelo fato de terem nomes parecidos, 
mas a realidade é que os dois componentes têm características diferentes. 
 
Neste Dica do Professor, assista ao vídeo em que se explicam as principais diferenças entre 
microprocessador e microcontrolador.
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
 
 
EXERCÍCIOS
1) Qual das siglas abaixo também serve para representar um microprocessador?
A) MCU.
B) CPU.
C) ROM.
D) RAM.
E) ULA.
2) Qual é a definição correta para microcontrolador?
Circuito integrado que tem a possibilidade de ser programado para realizar tarefas A) 
pg. 289
específicas.
B) Circuito que necessita de periféricos de computador para funcionar.
C) Circuito com capacidade para utilização em sistemas complexos, como por exemplo em 
computadores.
D) Circuito que permite a digitalização de documentos.
E) Circuito composto por milhões de transistores e capacitores eletrolíticos.
3) Um microcontrolador difere de um microprocessador em vários aspectos. Qual é o 
principal?
A) Tamanho.
B) Peso.
C) Memória cache.
D) Funcionalidade.
E) Preço.
4) Que empresa desenvolveu os microcontroladores da família 80501?
A) HP.
B) Intel.
pg 282.
Intel Mcs-51
C) DELL.
D) Microchip.
E) Atmel.
5) Qual é o nome do microcontrolador básico utilizado no projeto Arduino?
A) PIC-16F628A.
B) 8052.
C) RISC.
D) Pentium IV.
E) ATMEGA-328.
NA PRÁTICA
Arduino é uma plataforma de código aberto (hardware e software) criada em 2005 pelo italiano 
Massimo Banzi (e outros colaboradores), para auxiliar no ensino de eletrônica para estudantes 
de design e artistas.
O objetivo principal foi o de criar uma plataforma de baixo custo, para que os estudantes 
pudessem desenvolver seus protótipos com o menor custo possível.
Outro ponto interessante do projeto foi a proposta de criar uma plataforma de código aberto, 
disponível para a comunidade, o que ajudou em muito no seu desenvolvimento.
O software para programação do Arduino é uma IDE que permite a criação de sketches para as 
placas. A linguagem de programação é modelada a partir da linguagem Wiring. Quando 
pressionado o botão upload da IDE, o código escrito é traduzido para a linguagem C e é 
transmitido para o compilador avr-gcc, que realiza a tradução dos comandos para uma 
linguagem que pode ser compreendida pelo microcontrolador.
A IDE possui uma linguagem própria baseada na linguagem C e C++.
SAIBA MAIS