apresentação inicial microcontrolador 2016 Prof. Corradi - COTUCA

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Introdução AoS MICROCONTROLADORES 
Mobilizando informática e eletrônica na concepção de projetos
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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)
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1. Definição
O que é um microcontrolador?
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O que é um Microcontrolador ?
Um microcontrolador é um sistema computacional completo, no qual estão incluídos uma CPU (Central Processor Unit), memória de dados e programa, um sistema de clock, portas de I/O (Input/Output), além de outros possíveis periféricos, tais como, módulos de temporização e conversores A/D entre outros, integrados em um mesmo componente. As partes integrantes de qualquer computador, e que também estão presentes, em menor escala, nos microcontroladores são: 
● Unidade Central de Processamento (CPU) 
● Sistema de clock para dar sequência às atividades da CPU 
● Memória para armazenamento de instruções e para manipulação de dados 
● Entradas para interiorizar na CPU informações do mundo externo 
● Saídas para exteriorizar informações processadas pela CPU para o mundo externo 
● Programa (firmware) para definir um objetivo ao sistema
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A concepção é dada combinando conhecimentos
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2. a história
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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.
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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
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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
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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 MICROCONTROLADOR
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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
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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
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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
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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 MICROCONTROLADOR
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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
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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 MICROCONTROLADOR
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3. arquitetura e periféricos 
do microprocessador 
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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)
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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
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4. arquitetura e periféricos 
do microcontrolador 
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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.
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Arquitetura dos microcontroladores (1)
CPU – Unidade central de processamento, gerenciador de todo funcionamento do sistema
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Arquitetura dos microcontroladores (2)
ROM (Read-Only Memory)
Memória onde são armazenadas as tarefas a serem desenvolvidas (memória do programa)
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MEMÓRIA RAM
Random-Access Memory
Memória onde são manipuladas variáveis e valores do programa.
Ex.: X5 (escrita) 
Limita a quantidade de variáveis do programa.
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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.
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REPRODUZINDO SONS NO PROJETO (ex.: autoatendimento)
Permite armazenar e reproduzir até 4 mensagens ou musicas com duração total de 30 segundos
ISD1730= 30 seg
ISD1760= 60 seg
ISD1790= 90 seg
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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: 
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PORTA SERIAL
Periférico utilizado para conectar o circuito eletrônico à um PC.
Possibilta a comunicação sem fio (Wireless).
 
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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.
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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.)
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Conversor A/D
Utilizado para o processamento de sinais analógicos.
Permite obter valores de temperatura, luminosidade, pressão, umidade, distância, etc.
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Periféricos para conectividade com o microcontrolador
Sensor de umidade.
Sensor de passagem (sem contato)
Sensor de temperatura.
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Periféricos para conectividade com o microcontrolador(2)
Sensor ultrasônico. (sistemas de localização, medidor de distância, alarmes).
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ARQUITETURA DO uC AT8051
Os circuitos externos ao microcontrolador (displays, leds, relés, teclas, sensores, etc) são controlados pelos PORTs.
 Cristal 
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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)
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ARQUITETURA DO uC PIC12F675
Possui:
1 porta paralela.
1 porta serial
1 conversor A/D
1 EEPROM(Flash Drive)
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5. 
ASPÉCTO FÍSICO
do microcontrolador 
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Aspécto físico
O microcontrolador tem a mesma aparência dos CI’s tradicionais:
Em encapsulamento DIP e SMD.
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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.
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Motivação para projetos com microcontroladores (2):
Conectividade com dispositivos de informática (armazenamento, e processamento).
Baixo custo de implementação (sistemas complexos em tamanho reduzido).
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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.
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Ideias 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.
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