Um chip de circuito integrado que integra uma unidade central de processamento (CPU), RAM, ROM, portas de E/S e um sistema de interrupção é conhecido como microcomputador de chip único. Os microcomputadores tornaram-se populares nas décadas de 1970 e 1980 devido ao aumento da potência dos microprocessadores. Os microcomputadores de chip único passaram de designs de 4 e 8 bits para o atual microcomputador de chip único de alta velocidade de 300M.
História do microcomputador de chip único
O microcomputador de chip único foi desenvolvido pela primeira vez no início da década de 1970. Os primeiros exemplares foram o Intel 4004 e o Motorola 6800, ambos lançados em 1971. Esses primeiros microcomputadores eram usados principalmente para aplicações científicas e industriais.
Intel 4004 - 1971
O desenvolvimento do microprocessador no início da década de 1970 tornou possível a criação de microcomputadores de chip único. O microprocessador é um processador de computador fabricado em um único circuito integrado. O primeiro microprocessador foi o Intel 4004, lançado em 1971.
Commodore PET - 1977
O primeiro microcomputador de chip único produzido em massa foi o Commodore PET, lançado em 1977. O PET foi seguido pelo Apple II, lançado em 1978. O Apple II foi o primeiro microcomputador projetado para uso doméstico. Logo depois, surgiram outros computadores domésticos, como o TRS-80 e o Commodore 64.
O microcomputador de chip único revolucionou a indústria da informática. Eles são muito menores e mais baratos do que os computadores anteriores e consomem menos energia. Isso os tornou ideais para uso em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos, incluindo automóveis, eletrodomésticos e brinquedos.
À medida que os microprocessadores se tornaram mais potentes, os microcomputadores de chip único tornaram-se mais sofisticados. Eles passaram a ser capazes de realizar tarefas mais complexas e se tornaram mais potentes. Hoje, os microcomputadores de chip único são alguns dos computadores mais populares e amplamente utilizados no mundo.
Estrutura básica
A estrutura básica de um microcomputador de chip único consiste normalmente numa unidade central de processamento (CPU), memória de leitura apenas (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), portas de entrada/saída (I/O) e um controlador de interrupção.
- A CPU é o cérebro do microcomputador, responsável por executar as instruções de um programa.
- A ROM armazena as instruções do programa que dizem à CPU o que fazer.
- A RAM é usada para armazenar dados e programas que podem ser acessados e alterados pela CPU.
- As portas de E/S fornecem um meio para o microcomputador se comunicar com o mundo exterior.
- O controlador de interrupção é responsável por lidar com interrupções, que são sinais especiais que indicam que ocorreu um evento que requer a atenção do microcomputador.
Principais características
- Pequenos e compactos: são muito compactos e requerem muito poucos circuitos externos. Isso os torna adequados para aplicações em que o espaço é limitado, como em dispositivos portáteis ou sistemas embarcados.
- Relativamente baratos: podem ser muito baratos de produzir, uma vez que todos os componentes estão contidos num único IC.
- Baixo consumo de energia: geralmente consomem menos energia do que um microprocessador convencional. Isso se deve ao fato de que os componentes individuais no chip são muito menores e requerem menos energia para operar.
Aplicações
Os microcomputadores de chip único são encontrados em uma ampla variedade de dispositivos e aplicações. Eles são usados em tudo, desde sistemas de controle de motores automotivos até eletrônicos portáteis de consumo.
Eletrônicos de consumo
Os microcomputadores de chip único são encontrados em muitos produtos eletrônicos de consumo, como câmeras digitais, reprodutores de mídia portáteis e dispositivos GPS. Nesse caso, eles executam todas as funções de um computador completo, como processamento de dados, armazenamento de informações e execução de aplicativos.
Automotivo
Um microcomputador pode ser usado para controlar o motor e a transmissão de um carro, gerenciando e coordenando as operações de outros dispositivos no sistema.
Controle industrial
Os microcomputadores de chip único são frequentemente usados em sistemas embarcados porque são pequenos, consomem pouca energia e são baratos. Um sistema embarcado é um sistema de computador projetado para executar uma ou mais tarefas específicas dentro de um sistema maior.
Equipamentos médicos
Os microcomputadores de chip único estão se tornando cada vez mais comuns em equipamentos médicos, principalmente devido ao monitoramento inteligente dos dados físicos do paciente, alguns dos quais podem ser usados pelo paciente e coletar dados do corpo do paciente. Esses dados são então processados pelo sistema de controle em segundo plano.
Intel MCS 51
O Intel MCS-51 (também chamado de 8051 mcu) é uma arquitetura de microcontrolador de 8 bits desenvolvida pela Intel no início dos anos 80. Foi um dos primeiros microcontroladores no mercado e rapidamente se tornou popular por sua ampla gama de recursos e baixo custo. O 8051 mcu foi originalmente projetado para uso em sistemas embarcados, mas rapidamente encontrou aplicações em uma variedade de outros campos, incluindo controle automotivo e industrial.
História do MCS 51
O 8051 foi originalmente desenvolvido como um controlador para o novo processador 8086 da Intel. O 8086 era um processador de 16 bits, o que significa que podia processar dois bytes (16 bits) de dados por vez. O 8051 foi projetado para ser uma alternativa mais eficiente e menos dispendiosa ao 8086 para aplicações que não exigiam o poder de processamento extra do processador de 16 bits.
Existem três versões: o 8051 padrão, o 8052 de baixo consumo de energia e o 8031 de alta velocidade. O 8052 era idêntico ao 8051, exceto pelo fato de incluir um oscilador no chip, o que reduzia a necessidade de componentes externos. O 8031 foi projetado para aplicações que exigiam um 8051 de alta velocidade e incluía um multiplicador de clock no chip que aumentava a velocidade do clock interno de 6 MHz para 12 MHz.
O 8051 era muito popular e rapidamente se tornou o microcontrolador padrão para uma ampla gama de aplicações. Em 1998, a Intel lançou uma versão atualizada do 8051, chamada MCS-51. O MCS-51 incluía várias melhorias em relação ao 8051 original, incluindo mais memória no chip, um conjunto de instruções aprimorado e suporte para velocidades de clock mais altas.
Arquitetura MCS 51
Os componentes lógicos do microcontrolador MCS-51 incluem uma CPU de 8 bits e um oscilador integrado, ROM de máscara 80514B, EPROM de 87514 KB, 8031 sem ROM, registro de função especial SFR128BRAM, temporizador/contador T0 e T1, interface de E/S paralela: P0, P1, P2, P3; interface serial: TXD, RXD; sistema de interrupção: INT0, INT1.
Funções
O 8051 tem uma ampla gama de recursos e pode ser programado para realizar uma variedade de tarefas.
- CPU com barramento de dados de 8 bits e barramento de endereço de 16 bits;
- Possui capacidade de processamento booleano e capacidade de processamento de bits;
- Adota a estrutura Harvard, e o espaço de endereço da memória do programa e da memória de dados é independente, o que é conveniente para a programação;
- Memória de programa de 64 KB e memória de dados de 64 KB no mesmo endereço;
- Memória de programa no chip de 0-8 KB (o 8031 não possui, o 8051 possui 4 KB, o 8052 possui 8 KB e o 89C55 possui 20 KB);
- 128 bytes de memória de dados no chip (8051 tem 256 bytes);
- 32 linhas de E/S bidirecionais e endereçáveis por bit;
- Dois temporizadores/contadores de 16 bits (o 8052 tem 3);
- Uma interface de E/S serial full-duplex;
10. A estrutura de interrupção de múltiplas fontes de interrupção tem duas prioridades de interrupção;
11. Oscilador de relógio no chip.
