Известные семейства:

MCS 51 (Intel)

MSP430 (TI)

ARM (ARM Limited)

ST Microelectronics STM32 ARM-based MCUs

Atmel Cortex, ARM7 и ARM9-based MCUs

Texas Instruments Stellaris MCUs

NXP ARM-based LPC MCUs

Toshiba ARM-based MCUs

Analog Devices ARM7-based MCUs

Cirrus Logic ARM7-based MCUs

Freescale Semiconductor ARM9-based MCUs

AVR (Atmel)

ATmega

ATtiny

XMega

PIC (Microchip)

STM8 (STMicroelectronics)

Использование в современном микроконтроллере  вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств. Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:

в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;

электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах.

В промышленности:

устройств промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК,

систем управления станками.

В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие большими вычислительными возможностями, например цифровые сигнальные процессоры.

Программирование микроконтроллеров обычно осуществляется на языке ассемблера или Си, хотя существуют компиляторы для других языков, например, Форта. Используются также встроенные интерпретаторы Бейсика. Известные компиляторы Си для МК:

GNU Compiler Collection - Поддерживает ARM, AVR, MSP430 и многие другие архитектуры

Small Device C Compiller - Поддерживает множество архитектур

CodeVisionAVR (для AVR)

IAR [1] (для любых МК)

WinAVR (для AVR и AVR32)

Keil (для архитектуры 8051 и ARM)

HiTECH (для архитектуры 8051 и PIC от Microchip)

CooCox (для ARM)

Для отладки программ используются программные симуляторы (специальные программы для персональных компьютеров, имитирующие работу микроконтроллера), внутрисхемные эмуляторы (электронные устройства, имитирующие микроконтроллер, которые можно подключить вместо него к разрабатываемому встроенному устройству) и интерфейс JTAG.

2 Специальная часть

2.1 Описание электрической принципиальной схемы информационного светодиодного табло для спортивного зала цатэк

Приемник УКВ ЧМ представляет собой функционально законченную конструкцию с линейным выходом, подключаемую к усилителю мощности НЧ. Предназначен для приема сигналов стереовещания с системой «пилот-тон» в диапазоне 88...108 МГц. Шаг перестройки приемника 0,05 МГц. Напряжение питания – 9 В. Ток потребления – 90 мА. Реальная чувствительность – не хуже 3 мкВ.

В конструкции приемника реализовано несколько идей. Во-первых, приемник имеет лёгкую настройку, с которой разберется любая домохозяйка. Имеется 6 кнопок для выбора канала и 2 кнопки для настройки выбранного канала (увеличение и уменьшение частоты). Также есть альтернативный вариант с использованием энкодера для тех, кто предпочитает «покрутить» настройку.  Во-вторых, используется минимальная и достаточная индикация на доступном четырехразрядном семисегентном индикаторе с общим анодом. В-третьих, при кажущейся сложности, этот приемник схемотехнически прост в сборке и настройке, а также дешев по составу электронных компонентов. Приемник состоит из двух блоков: блока управления и блока тюнера. Конструктивно эти блоки собраны на двух платах. Принципиальная схема блока управления показана на рисунке 2.1.

Основой блока управления является микроконтроллер PIC16F628A фирмы Microchip. Для увеличения числа цифровых линий используется расширение, реализованное на сдвиговом регистре с защелкой 74HC595, который выпускается многими производителями.

Рисунок 2.1 - Электрическая принципиальная схема табло информационного светодиодного табло для спортивного зала ЦАТЭК

Для индикации используется светодиодный четырехразрядный семисегментный индикатор с общим анодом типа LTC-5623 фирмы Liteon. Аналогичные по цоколевке индикаторы выпускаются и другими фирмами, например, индикатор RL-F5620. Если вы не найдете подходящий индикатор, то его аналог можно собрать на любых одноразрядных семисегментных индикаторах с общим анодом, объединив одноименные линии сегментов (для этого потребуется изменить рисунок печатной платы).

Микроконтроллер последовательно записывает байты в сдвиговый регистр: на линии DS устанавливает очередной бит необходимого логического уровня (0 или 1), затем задним фронтом сигнала (переход из 1 в 0) на линии CH_CP задвигает этот бит в регистр и, наконец, задним фронтом на линии ST_CP инициирует появление на выходах регистра записанных последних восьми бит. Принцип работы сдвигового регистра 74HC595 более подробно описан здесь.

Программно-аппаратно реализована так называемая динамическая индикация – особый способ работы, когда сегменты в изображениях символов зажигаются поочередно на определенные интервалы времени. Для индикации дробной части шага перестройки 0,05 МГц используется децимальная точка в четвертом разряде, под включением которой понимается этот «хвостик». С целью увеличения нагрузочной способности микроконтроллера использованы ключи на транзисторах КТ3107 (с любым буквенным индексом). К линиям сегментов подключены кнопки. Опрос кнопок происходит одновременно с динамической индикацией, что приводит к моментальной оценке состояний «нажато» или «отпущено». Для предотвращения шунтирования кнопками сегментов индикатора последовательно включен резистор R6, в итоге ток течет по цепи с меньшим сопротивлением.

Использован инкрементирующий энкодер типа PEC12. Его можно заменить подходящим по цоколёвке энкодером из серии EC11. Также в продаже можно встретить и иные именования энкодеров, которые идентичны по цоколевке с PEC12. Номиналы сопротивлений и конденсаторов в блоке управления могут отличаться от указанных в пределах +/–20%. Возможно использование любых нормально разомкнутых кнопок подходящих габаритов, например, тактовые кнопки TS-A6PG-130. Микросхемный стабилизатор 7805 заменим на КР142ЕН5А.

Рисунок 2.2 – Структурная схема информационного светодиодного табло для спортивного зала ЦАТЭК

1. ИК приемник

2. Дешифратор

3. Демультиплексор

4. Адресное состояние демультиплексора

5. Линейный усилитель

6. Сетевые индикаторы

7. Информационные входы

8. Адресные входы

9. Устройство питания