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Curso \u2013 Microcontroladores PIC e Linguagem C
Prof. Fagner de Araujo Pereira

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O Mundo dos
Microcontroladores

 A situação que nos encontramos hoje no campo de microcontroladores teve seu início
a partir do desenvolvimento da tecnologia de circuitos integrados. Esse desenvolvimento
permitiu que pudéssemos instalar centenas de milhares de transistores em um único chip, que
foi a precondição para a possibilidade de fabricação de microprocessadores. Os primeiros
computadores foram então desenvolvidos a partir dos microprocessadores, adicionando
periféricos externos, tais como memórias, linhas de entrada e saída, temporizadores e outros
circuitos. Aumentando ainda mais a densidade de elementos dentro dos chips resultou no
desenvolvimento de circuitos que continham ambos, processador e periféricos. Isto mostra
como o primeiro chip contendo um microcomputador chamado mais tarde de microcontrolador
foi desenvolvido.

1.1 Introdução

 Novatos em eletrônica geralmente pensam que o microcontrolador é o mesmo
que microprocessador. Isso não é verdade. Eles diferem entre si em muitos aspectos. A
diferença primeira e mais importante em favor do microcontrolador é a sua
funcionalidade. Para que o microprocessador possa ser usado, outros componentes,
como a memória por exemplo, devem ser adicionados a ele. Mesmo sendo considerada
uma poderosa máquina de computação, não é capaz, por si só, de se comunicar com o
ambiente externo. A fim de permitir que o microprocessador se comunique com o
ambiente externo, circuitos especiais devem ser usados. Isto é como era no princípio e
continua sendo até hoje.
 Por outro lado, o microcontrolador foi projetado para ser tudo isso em um único
chip. Não são necessários outros componente externos para a sua aplicação, pois todos
os circuitos necessários já estão incluídos no mesmo, dentro de um único chip. Isso
economiza tempo e espaço necessários para projetar um dispositivo.
 Na figura 1.1 podem ser vistos os componentes periféricos inclusos no chip de
um microcontrolador de uso geral. Observe que o microcontrolador é formado
basicamente pelo microprocessador, responsável pelo controle de todo o funcionamento
do chip, e dos circuitos periféricos como memórias, conversores A/D, circuito oscilador,
etc.

Capítulo 1

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Figura 1.1 \u2013 Elementos construtivos de um microcontrolador de uso geral.

 Dispositivos eletrônicos capazes de controlar um pequeno submarino, um
guindaste ou um elevador já são construídos em um único chip. Os microcontroladores
oferecem uma ampla gama de aplicações e, normalmente, apenas algumas delas são
usadas. É critério do projetista decidir o que ele quer que o microcontrolador faça no seu
produto. Para isso, o projetista descarrega um programa contendo instruções adequadas
para que o microcontrolador execute a ação desejada. Antes de conceber o seu produto
final, seu funcionamento deve ser testado por um simulador. Se tudo funcionar bem, o
microcontrolador é inserido no dispositivo. Se há necessidade de alterações no
comportamento do produto, melhorias ou atualizações, basta fazê-lo. Até quando? Até
que sinta-se satisfeito.
 Na figura 1.2 pode ser observado, de uma forma cômica, o fluxo de
desenvolvimento de um projeto que utiliza microcontroladores como principal
elemento. A rigor, um projeto baseado em microcontroladores consiste no estudo do
dispositivo a ser controlado pelo microcontrolador. Baseado nas características desse
dispositivo, o projetista deve identificar as necessidades de hardware tais como número
de entradas/saídas, temporizadores, conversores A/D, etc, para o seu controle. Com as
necessidades de hardware identificadas, o projetista deve escolher um microcontrolador
que possua aqueles requisitos e que satisfaça às suas necessidades. Usando um
computador pessoal e uma linguagem de programação de alto nível, deve-se escrever
um programa para rodar no microcontrolador. Enquanto programa, usa-se o computador
para fazer simulações e testar o seu funcionamento. O programa escrito deve ser
convertido em código que pode ser interpretado pelo microcontrolador. Com o auxílio
de um programador, esse código deve ser descarregado dentro da memória do
microcontrolador. Uma vez que o microcontrolador possua em sua memória as
instruções a serem executadas, basta instalá-lo no dispositivo a ser controlado.

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Figura 1.2 \u2013 Fluxo de desenvolvimento de um projeto utilizando microcontroladores.

Diga tchau para a
sua família por
alguns dias

Alimente seus
animais de
estimação

Estude a máquina a ser
controlada pelo microcontrolador

Procure pelas
características
disponíveis em cada
microcontrolador

Escolha as que atendem
suas necessidades

Projete e construa um
hardware para
conectar o
microcontrolador ao
mundo externo

Use um
computador
para escrever o
programa a ser
executado Converta o programa em

código de máquina e
descarregue esse código na
memória do microcontrolador

Insira o microcontrolador já programado
no dispositivo a ser controlado

Aproveite o sucesso e comece a
pensar em novos projetos

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1.2 Sistemas numéricos

Sistema de Numeração Decimal

 O sistema decimal é um sistema de numeração posicional que utiliza a base dez.
 Baseia-se em uma numeração de posição, onde os dez algarismos indo-arábicos:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 servem para contar unidades, dezenas, centenas, etc. da direita para a
esquerda. Contrariamente à numeração romana, o algarismo árabe tem um valor
diferente segundo sua posição no número: assim, em 111, o primeiro algarismo
significa 100, o segundo algarismo 10 e o terceiro 1, enquanto que em VIII (oito em
numeração romana) os três I significam todos 1.
Assim:

 Da direita para esquerda, o primeiro dígito representa as unidades, o segundo as
dezenas, o terceiro as centenas e assim sucessivamente.
 No sistema decimal o símbolo 0 (zero) posicionado à esquerda do número
escrito não altera seu valor representativo. Assim: 1; 01; 001 ou 0001 representam a
mesma grandeza, neste caso a unidade. O símbolo zero posto à direita implica
multiplicar a grandeza pela base, ou seja, por 10 (dez).

Sistema de Numeração Binário

 O que aconteceria se apenas dois dígitos fossem usados - 0 e 1? Ou se não
soubéssemos como determinar se algo é 3 ou 5 vezes maior do que qualquer outra
coisa? Ou se estivéssemos restritos a comparar dois tamanhos, ou seja, se só podemos
afirmar que algo existe (1) ou não existe (0)? A resposta é "nada de especial".
Gostaríamos de continuar a usar os números da mesma forma como o fazemos agora,
mas seria um pouco diferente. Por exemplo: 11011010. Quantas páginas de um livro são
representadas pelo número 11011010? A fim de aprender isso, você apenas tem que
seguir a mesma lógica que no exemplo anterior, mas em ordem inversa. Tenha em
mente que tudo isso é sobre matemática apenas com dois dígitos, 0 e 1, ou seja, a base
do sistema de número 2 (sistema de números binários).
 O sistema binário ou base 2, é um sistema de numeração posicional em que
todas as quantidades se representam com base em dois números, com o que se dispõe
das cifras: zero e um (0 e 1).
 Os computadores digitais, e também os microcontroladores trabalham
internamente com dois níveis de tensão, visto que o seu sistema de numeração natural é
o sistema binário (ligado, desligado). O sistema binário é a base para a Álgebra
booleana (de George Boole - matemático inglês), que permite fazer operações