میکرو کنترل ها قطعاتی مانند یک کامپیوتر بسیار کوچک هستند که توانایی پردازشی دارند و به کمک ورودی و خروجی های مختلف می توانند با قسمت های دیگر مدار ارتباط برقرار کنند.

 میکروکُنترولر (به انگلیسی : Microcontroller) نوعی ریزپردازنده است که دارای حافظهٔ دسترسی تصادفی (RAM) و حافظهٔ فقط‌خواندنی (ROM)، تایمر، پورت‌های ورودی و خروجی (I/O) و درگاه ترتیبی (Serial Port پورت سریال)، درون خود تراشه است، و می‌تواند به تنهایی ابزارهای دیگر را کنترل کند. به عبارت دیگر یک میکروکنترلر، مدار مجتمع کوچکی است که از یک CPU کوچک و اجزای دیگری مانند تایمر، درگاه‌های ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال و حافظه تشکیل شده‌است. میکروکنترلر (MCU) در واقع یک کامپیوتر بسیار کوچک است که بر روی یک تراشه (IC) نیمه هادی قرار داده شده است. طبق تعاریف جدید میکروکنترلر نوعی SoC (System On a Chip) است. به زبان ساده تر یک میکروکنترلر یک تراشه است که دارای قسمت های مختلفی مانند پردازنده (CPU)، رم (Ram)، تعدادی پین (پایه) ورودی و خروجی و همچنین مقداری حافظه قابل برنامه ریزی (Programmable Memory) است. برنامه نویسان می توانند برنامه مورد نظرخود را بر روی حافظه قابل برنامه ریزی میکروکنترلر (MCU) قرار دهند. طبق برنامه کاربر می تواند تعریف کند اگر شرایط خاصی در ورودی های میکروکنترلر اتفاق افتاد ، در خروجی اتفاق خاصی بیفتد. میکروکنترلر (Microcontroller) ها برای ساخت امبدد سیستم ها (Embedded Systems) به کار گرفته می شوند.

بخش های مختلف میکروکنترلر :

Cpu واحد پردازش

Alu واحد محاسبات

I /O ورودی ها و خروجی ها

Ram حافظه اصلی میکرو

Rom حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد

Timer برای کنترل زمان ها

 خانواده های میکروکنترلر:

 Pic 

AVR 

8051

یک میکروکنترلر چگونه برنامه ریزی می شود ؟

میکرو کنترلر ها دارای کامپایلرهای خاصی می باشد که با زبان های Assembly basic, c می توان برای آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهی به نام programmer که در این دستگاه ای سی قرار می گیرد و توسط یک کابل به یکی از در گاه های کامپیوتر وصل می شود برنامه نوشته شده روی آی سی انتقال پیدا می کند و در Rom ذخیره می شود.

 با میکرو کنترلر چه کارهایی می توان انجام داد ؟

این آی سی ها حکم یک کامپیوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند بیشتر این آی سی ها برای کنترل و تصمیم گیری استفاده می شود چون طبق الگوریتم برنامه ی آن عمل می کند این آی سی ها برای کنترل ربات ها تا استفاده در کارخانه صنعتی کار برد دارد.

 امکانات میکرو کنترلرها :

امکانات میکرو کنترلرها یکسان نیست و هر کدام امکانات خاصی را دارا می باشند و در قیمت های مختلف عرضه می شود.

 شروع کار با میکرو کنترلر:

برای شروع کار با میکرو کنترلر بهتر است که یک زبان برنامه نویسی مثل c یا basic را بیاموزید سپس یک برد programmer تهیه کرده و برنامه خود را روی میکرو ارسال کنید سپس مدار خود را روی برد برد بسته و نتیجه را مشاهده کنید.

 مقایسه خانواده های مختلف میکرو وکنترلرها:

خانواده 8051 :

این خانواده از میکرو کنترولر ها جزو اولین نوع میکرو کنترولر ها یی بود که رایج شده و جزو پیشکسوتان مطرح می شود. معروف ترین کامپایلر برای این نوع میکرو keil یا franklin می باشد میکرو های این خانواده به نوسان ساز نیاز مند هستند و درمقابل خانواده pic یا AVR از امکانات کمتری برخور دار می باشد معروف ترین آی سی ها این خانواده 89S51 یا 89C51 می باشد.

خانواده AVR :

این خانواده از میکرو کنترلرها تمامی امکانات 8051 را دارا می باشد و امکاناتی چون ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) – نوسان ساز داخلی و قدرت و سرعت بیشتر – EEPROM (حافظه) از جمله مزایای این خانواده می باشد مهم ترین آی سی این خانواده Tiny و Mega است.

خانواده pic :

این خانواده از نظر امکانات مانند AVR می باشد و در کل صنعتی تر است .

 مزایای میکرو کنترلر نسبت به مدار های منطقی :

1- یک میکرو کنترلر را می توان طوری برنامه ریزی کرد که کار چندین گیت منطقی را انجام دهد.

2- تعداد آی سی هایی که در مدار به کار میرود به حداقل می رسد.

3- به راحتی می توان برنامه میکرو کنترلر را تغییر داد و تا هزاران بار می توان روی میکرو برنامه های جدید نوشت و یا پاک کرد.

4- به راحتی می توان از روی یک مدار منطقی کپی کرد و مشابه آن را ساخت ولی در صورتی که از میکرو کنترلر استفاده شود و برنامه میکرو را قفل کرد به هیچ عنوان نمی توان از آن کپی گرفت.

تفاوت میکروپروسسور و میکروکنترلر

میکروپرسسور یک پردازنده است و برای کار باید به  آن چیپ های حافظه و چیز های دیگری را اضافه کرد این امکان در صورتی کاربردیست که بر حسب کارمان حافظه مناسب و دیگر قطعات را مانند تایمرها و غیره به تعداد و کاربرد دلخواه استفاده کنیم. در این صورت مدار پیچیده تر خواهد بود و از لحاظ  هزینه هم هزینه بیشتری خواهد داشت. به همین دلیل امروزه از میکروپرسسورها کمتر استفاده می شود اما این روزها میکرو کنترلر های جدید با حافظه های زیاد  تعداد تایمر زیاد پورت های زیاد و تنوع بسیار زیاد آن ها بر حسب این امکانات دست ما را باز گذاشته است تا دیگر میکروپرسسورها را فراموش کنیم.

کاربرد میکروکنترلرها

میکروکنترلر برای کاربردهایی که در آن‌ها قیمت و اندازه سیستم مهم است، مناسب است. زیرا اضافه کردن حافظه، پورت I/O تایمرها و مدار واسط لازم به میکرپروسسور سبب افزایش قیمت و اندازه سیستم می‌شود. میکروکنترلرها به‌طور گسترده‌ای در تولید سیستم‌های تک‌منظوره به کار می‌روند. منظور از سیستم تک‌منظوره سیستمی است که از میکروکنترلر یا میکرپروسسور فقط برای یک کار استفاده می‌کند. مانند پردازنده درون یک موس که تنها به منظور یافتن مکان اشاره گر موس و ارسال آن به PC برنامه‌ریزی شده‌است. این سیستم‌ها در مقابل سیستم‌های چند منظوره قرار می‌گیرند. که نمونه بارز آن یک PC است که می‌تواند برای کاربردهای متعدد و گوناگونی همچون واژه‌پردازی، بازی‌های ویدئویی، سرویس شبکه و ... مورد استفاده قرار گیرد. این توانایی PC در اجرای کارهای گوناگون به دلیل وجود سیستم عاملی است که نرم‌افزار کاربردی را در RAM بار می کند تا PC بتواند آن را اجرا کند. اما در یک سیستم تک‌منظوره تنها یک نرم‌افزار کاربردی موجود است که معمولاً درROM نوشته می‌شود. چند نمونه ساده از وسایلی که در ساخت آن‌ها از میکروکنترلرها استفاده شده‌است، عبارت اند از کنترل از راه دور تلویزیون، تلفن، دوربین فیلمبرداری، فاکس، چاپگر، دستگاه فتوکپی،سیستم‌های حفاظتی، دزدگیر و سیستم‌های کنترل صنعتی.