Sistema de microcontrole

Tipos de sistemas de microcontrole

O sistema de microcontrole é vital para a industrialização e automação. Existem vários tipos de microssistemas que podem atender a diferentes necessidades, incluindo:

• Microcontroladores de 8 bits:

  Microcontroladores com 8 bits têm potência suficiente para trabalhos simples onde os dados não podem ultrapassar 8 bits. Eles são ideais para aplicações básicas como sensores, robôs simples e temporizadores. MCUs de 8 bits populares incluem o Intel 8048 e 8051, a série PIC10/12/16/18 da Microchip e as famílias ATtiny e ATmega de modelos AVR.

• Microcontroladores de 16 bits:

  Quando os dispositivos precisam de um pouco mais de potência, mas não querem usar muita energia, as unidades de microcontroladores (MCUs) de 16 bits são uma boa escolha. Com uma CPU de 16 bits, as transferências de dados são mais eficientes nas MCUs de 16 bits do que nas MCUs de 8 bits. Aplicações como controle de motor, aquisição de dados e protocolos de comunicação costumam usar MCUs de 16 bits porque oferecem um equilíbrio apropriado entre custo, desempenho e consumo de energia. Algumas MCUs de 16 bits comumente usadas são a série PIC24 e a família MSP430 da Microchip, Texas Instruments e os dispositivos PSoC 3/4 da Cypress Semiconductor.

• Microcontroladores de 32 bits:

  Microcontroladores com 32 bits são bons para aplicações embarcadas complexas. Eles têm bastante memória e podem funcionar mais rápido, o que é útil ao processar muitos dados ou usar algoritmos avançados. Isso os torna ideais para tarefas como determinar a posição ou implementar leis de controle complexas. Microcontroladores de 32 bits comuns incluem a série ARM Cortex-M (como M0, M3, M4 e M7), PIC32 da Microchip e processadores AVR XMEGA e ARC da Synopsys.

• Microcontroladores de Sinal Digital:

  Esses são projetados para processar sinais de áudio e vídeo em tempo real muito rápido. Aplicações como reconhecimento de fala, processamento de áudio e telecomunicações usam controladores de sinal digital (DSCs). Os controladores de sinal digital (DSCs) combinam um núcleo MCU de 32 bits com um poderoso processador de sinal digital (DSP) para aplicações de processamento de sinal intensivo. A família Microchip DSC, especialmente as séries PIC32MX5/6/7 e PIC16CXX, é uma boa escolha para aplicações embarcadas que precisam de capacidades de controle e processamento de sinal.

• MCUs Híbridos:

  Aplicações que precisam de capacidades de controle e processamento de sinal usam híbridos, que combinam o melhor dos dois mundos. MCUs híbridos, como os Texas Instruments MSP432 e as séries STM32F4/F7, têm um núcleo MCU de 32 bits e um poderoso DSP. Isso permite que eles executem algoritmos complexos para comunicações, áudio e outras tarefas de processamento de sinal.

Funções e recursos do sistema de microcontrole

Os seguintes são alguns atributos típicos de um sistema de microcontrole preciso:

• Precisão

  Como um sistema de microcontrole emprega controle de malha fechada, ele pode gerenciar sistemas complexos com grande precisão.

• Automação

  As atividades de controle são automatizadas por sistemas de microcontrole. Isso diminui a necessidade de intervenção manual e aumenta a produtividade.

• Flexibilidade

  Devido à sua capacidade de programação, os circuitos de microcontrole são flexíveis e capazes de executar uma variedade de tarefas de controle.

• Processamento em tempo real

  O processamento e controle de dados em tempo real são possíveis devido às rápidas capacidades de processamento do microcontrolador.

• Modularidade

  Fornecendo aos designers a capacidade de criar sistemas com componentes modulares do sistema de microcontrole que podem ser facilmente adicionados ou removidos conforme necessário.

• Integração de sensores

  Os sistemas de microcontrole incluem sensores que fornecem dados essenciais para o monitoramento e controle do sistema.

• Controle cooperativo

  Os sistemas de microcontrole permitem que várias unidades de controle trabalhem juntas, aprimorando a funcionalidade e redundância do sistema.

• Entradas/Saídas programáveis

  O PWM do sistema de microcontrole pode modular um sinal de saída ajustando a largura do pulso para melhorar a força do sinal e controlar a potência de uma carga. As portas I/O são digitais e algumas são analógicas, permitindo que vários dispositivos sejam conectados. Um conversor A/D digitaliza um sinal analógico, enquanto o conversor D/A produz um sinal analógico a partir de um digital.

• Interface de comunicação

  Uma porta USB do microcontrolador permite que dispositivos periféricos sejam conectados ao sistema, como teclados e mouses. Também é possível conectar PCs e laptops. Uma porta Ethernet do microcontrolador permite conexão a LANs, e uma porta Bluetooth do microcontrolador permite que os usuários conectem dispositivos sem fio, como fones de ouvido.

Cenários

Os sistemas de microcontrole ajudam a melhorar a produtividade e a eficiência em muitas indústrias diferentes. Ao mesmo tempo, eles fornecem capacidades de controle e automação precisas. Os seguintes são as várias indústrias e aplicações de sistemas de microcontrole;

• Indústria automobilística: A indústria automobilística usa o sistema de microcontrole para monitorar e controlar diferentes funções do automóvel. Algumas aplicações comuns incluem controle do motor, controle de freios ABS, controle de direção hidráulica e sistemas de assistência ao motorista. MCUs são parte integral dos automóveis modernos.
• Eletrônicos de consumo: Nesta categoria, MCUs são encontrados em muitos dispositivos, como TVs, micro-ondas, máquinas de lavar roupa, condicionadores de ar e máquinas de café, entre outros. Eles fornecem as funções de controle necessárias para monitorar a operação de um dispositivo, responder à entrada do usuário e implementar várias características e funções.
• Automação industrial: Sistemas baseados em microcontroladores são amplamente utilizados em ambientes industriais para tarefas de automação e controle. Aplicações típicas incluem controladores lógicos programáveis (CLPs), que são usados para controlar máquinas e processos em fábricas e plantas.
• Dispositivos de saúde: Muitos dispositivos de saúde portáteis dependem de sistemas de microcontrole para fins de monitoramento e diagnóstico. Exemplos incluem monitores de pressão arterial, medidores de glicose, scanners de tomografia computadorizada e monitores de frequência cardíaca. Em uma emergência, o primeiro socorrista pode usar um dispositivo com tecnologia MCU para saúde para fazer leituras rápidas antes de determinar a próxima linha de ação.
• Aeroespacial e defesa: As aeronaves dependem de sistemas de microcontrole para realizar controle de voo, navegação, gerenciamento do motor e outras funções críticas.
• Robótica: Os microcontroladores são ideais para robôs embarcados pequenos e sistemas robóticos maiores. Eles fornecem o cérebro de controle para controle de motor, processamento de dados de sensores, comunicação e tomada de decisão.
• Casas e edifícios inteligentes: Casas modernas e edifícios comerciais utilizam sistemas de microcontrole para automação, segurança e gerenciamento de energia. Aplicações incluem termostatos inteligentes, sistemas de segurança, controle de iluminação e dispositivos de monitoramento de energia.
• Sistemas embarcados: Uma unidade de microcontrole é melhor para sistemas embarcados devido às suas vantagens de baixo custo, tamanho pequeno e baixo consumo de energia. Quase todos os sistemas embarcados são baseados em um microcontrolador.

Como escolher sistemas de microcontrole

Escolher um sistema de microcontrole para uma aplicação específica pode ser difícil. Com tantas opções disponíveis, os compradores devem considerar inúmeros fatores antes de comprar. Aqui estão algumas coisas a considerar ao escolher um sistema de microcontrole.

• Potência computacional e memória do processador

  As necessidades de computação do sistema de controle necessário dependem da complexidade das aplicações. Uma aplicação complexa precisa de um sistema de processador poderoso com grande memória para armazenar códigos de programa e dados.

• Arquitetura do sistema

  As vantagens e desvantagens de diferentes arquiteturas devem ser avaliadas para determinar se a arquitetura do microcontrolador é centralizada ou distribuída. Um microcontrolador com uma arquitetura centralizada oferece melhor gerenciamento de recursos, mas exige mais trabalho para implementar uma arquitetura distribuída, que é mais eficiente e flexível.

• Detalhes do produto

  Para escolher o produto certo, os compradores devem entender os requisitos de aplicação e as especificações do produto. Recursos do sistema, como capacidade de memória, número de bits, dispositivos periféricos, consumo de energia, portas de entrada e saída e conjunto de instruções devem corresponder às necessidades da aplicação.

• Disponibilidade no mercado

  Os compradores devem considerar a disponibilidade do sistema de microcontrole. Descubra se o produto está prontamente disponível e se ele permanecerá no mercado por muito tempo. Além disso, considere a capacidade do fornecedor de oferecer suporte pós-venda e peças de reposição para os produtos.

• Suporte e ferramentas de desenvolvimento

  Os fornecedores que fornecem sistemas de microcontrole devem fornecer ferramentas de desenvolvimento adequadas. Essas ferramentas incluem bibliotecas de linguagem de programação, ferramentas de depuração, ferramentas de simulação e ambientes de desenvolvimento. As ferramentas simplificam o desenvolvimento de aplicativos, oferecendo funções pré-construídas e suporte de código.

• Tensão de alimentação do sistema

  A tensão de alimentação do sistema de controle afeta seu projeto e operação. Diferentes sistemas de microcontrole precisam de diferentes tensões de alimentação. Ao escolher um sistema, os compradores devem considerar o nível de tensão fornecido pela aplicação.

Perguntas e Respostas

P1: O que é o sistema de microcontrole?

R1: O sistema de microcontrole é uma tecnologia que permite o controle e a automação de tarefas e sistemas em nível micro. Envolve o uso de microcontroladores e sua integração em dispositivos e sistemas para habilitar recursos como controle automatizado, integração de sensores e capacidades de comunicação. As aplicações variam de automatizar tarefas domésticas simples a automação industrial mais complexa. Essencialmente, este sistema torna possível controlar e automatizar tarefas de forma eficiente e conveniente.

P2: Como funciona um sistema de microcontrole?

R2: Em termos simples, ele coleta dados sobre a situação atual por meio de sensores. Então, a parte do computador processa essas informações e toma uma decisão. Depois disso, o sistema pode realizar ações usando atuadores ou mover partes. Esse ciclo inteiro permite que o sistema reaja e se adapte a diferentes situações automaticamente. Usando este sistema de controle, as tarefas podem ser realizadas de forma mais eficiente e consistente.

P3: Quais são os benefícios de um sistema de controle baseado em microcontrolador?

R3: Existem vários benefícios, incluindo os seguintes: capacidade de automatizar tarefas, o que ajuda a economizar tempo e esforço, resultados mais consistentes porque o sistema sempre funciona da mesma maneira a cada vez, o sistema pode ser ajustado facilmente para diferentes necessidades, melhor eficiência significa menos energia desperdiçada, e, finalmente, esses sistemas podem funcionar continuamente sem se cansar.