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Il microcontrollore

Il microcontrollore è un dispositivo che raggruppa su un unico chip tutto il necessario per un sistema a microprocessore.

CPU
Memoria RAM
Memoria Eprom o EEPROM od OTP
Porte I/O
Timers e contatori
Uart o porte di comunicazione seriale speciali ("Bus CAN","Bus I2C")
Convertitori A/D

Il sistema a microcontrollore offre, a costi contenuti, tutti i vantaggi dei sistemi programmabili, si pensi che attualmente il prezzo del single-chip più economico parte da poche migliaia di lire. Già un sistema di questo tipo è in grado di sostituire un dispositivo a logica cablata di dimensione fisiche e costi ben superiori.

Vantaggi nell'utilizzo di sistema a microcontrollore:

minor spazio occupato;
minore complessità del circuito stampato;
sistema intelligente in grado di eseguire elaborazione complesse e di comunicare con altri disposivi.
riconvertibilità del progetto (riprogrammando il dispositivo);
protezione contro le copiature (la maggiore parte del single-chip offre la possibiltà di proteggere da lettura il programma contenuto nella ROM) ;
Risparmio energetico (le versioni CMOS supportano il modo di funzionamento stand-by : è possibile bloccare, via software, l'attività della CPU e quindi ottenere correnti di alimentazione molto basse);
Costo contenuto.

Sistemi e apparecchiature dove è possibile trovare un microcontrollore

Per l'industria :

Controllo assi (velocità, posizione) ;
Regolatori automatici (PID).
PLC

Per l'ufficio :

Computer e periferiche (stampanti, mouse, tastiera, tavoletta grafica, scanner, plotter) ;
Fax centralini telefonici e telefoni portatili.

Per la casa :

TV, videotape, telecomandi ;
Sistemi di sicurezza ;
Auto ;
Smart-Cards (Bancomat, Carte di credito ecc.)
Apricancello
Regolatori riscaldamento

Panoramica sui microcontrollori più noti

Costruttore	Famiglia	URL
Intel/Philips	8051	http://www.semiconductors.philips.com/philips135.html
Motorola	78HCXX	http://129.38.232.2/mc.html
Sgs-Thomson	ST6
Microchip	PIC 16/17	http://www.microchip2.com/products/micros/micros.htm
NEC	78K	http://www.ic.nec.co.jp/english/products/micro/19-2.html
Hitachi	H8/300	http://www.hitachi-eu.com/hel/ecg/products/m&p.htm
Zilog	Z8	http://www.zilog.com/develope/dz8table.html

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Il microcontrollore 8051

L'8051 è single-chip progettato e prodotto dalla Intel a partire dal l980, è disponibile sia in versione PMOS (oramai obsoleta) che in versione CMOS.

Attualmente la Intel non è l'unico produttore del microcontrollore infatti diverse case costruttrici indipendenti producono sia il modello standard che versioni migliorate con periferiche aggiuntive incorporate (Porte I/O aggiuntive, Watch-Dog, ADC, Driver PWM, interfacce I2C ecc.)

L'8051 è il più diffuso nel mercato mondiale dei microcontrollori (nel 1993 ne sono stati venduti 126 milioni di pezzi) ed è disponibile in più di cento versioni.

Le caratteristiche principali di questo microcontrollore si possono riassumere in :

CPU a 8 bit ottimizzata per le applicazioni di controllo con capacità estesa di elaborazione booleana (su singoli bit);
64 kbyte di max di memoria indirizzabile per i programmi;
64 kbyte di max di memoria indirizzabile per i dati;
4 kbyte di memoria per i programmi interna al chip (ROM nella versione 8051, EPROM nella versione 8751);
32 Linee I/O bidirezionali indirizzabili separatamente;
128 Byte di memoria RAM per i dati interna al chip;
Generatore di clock incorporato
5 interrupts di cui 2 esterni e tutti con due livelli priorità
2 Timers/Contatori a 16 bit
Porta seriale full-duplex (il Baud Rate è prodotto da uno dei due timer)

Schema a blocchi dell'architettura interna

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Dettagli dell'architettura interna

Descrizione piedinatura

Gestione della memoria