Microcontroladores

Ouve-se muito falar em projetos de automação residencial, automação industrial, sensores de monitoramento e braços robóticos. Mas quem é o responsável por controlar essas aplicações? É aí que surgem os microcontroladores.

Por terem um baixo custo e consumo de energia, os microcontroladores são uma alternativa eficiente para controlar diversos processos e aplicações.

Um microcontrolador tem o papel fundamental de receber os dados vindos do sensor, interpretá-lo e enviar o resultado para o display. Dessa forma, pode-se dizer que os microcontroladores são o cerébro de um projeto.

1- História

Em 1971, dois engenheiros inventaram o primeiro microcontrolador na empresa Texas Instruments. Gary Boone e Michael Cochram criaram o TMS 1000, um microcontrolador de apenas 4 bits, que era utilizado nas calculadoras da empresa. Nos anos 90, criaram os microcontroladores com memórias ROM(EEPROM), que podiam ser programados, apagados e reprogramados utilizando sinais elétricos. Com o tempo, estes dispositivos tornaram-se menores e mais potentes, e têm sido amplamente utilizados em diversas áreas.

2.1- Arduino

Ao pensar em microcontrolador, é inevitável não lembrar do Arduino, que na verdade, é uma placa que possui um microcontrolador, sendo programado com uma linguagem parecida com C é amplamente utilizado no mercado de trabalho e no ambiente educacional, principalmente, no desenvolvimento de circuitos eletrônicos. O Arduino é uma plataforma “open source”, ou seja, o seu projeto é disponível para todos, assim existem vários tipos de Arduino, tais como o Arduino Uno, Mega, Micro, Mini, Nano, DUE, ADK e vários outros, sendo que cada um deles tem situações de uso diferentes.

2.2- ESP

Da mesma forma que o Arduino, o ESP é uma placa que contém microcontroladores, a diferença entre os dois se dá principalmente pelo fato de que a maioria dos dispositivos ESP possuem conexão Wi-Fi integrada, enquanto que o Arduino precisa de um módulo separado para poder realizar essa conexão. Ainda, o ESP possui mais memória RAM e FLASH e permite uma maior corrente elétrica no circuito.

Assim como o Arduino, existem diferentes tipos de ESP, tais como o ESP32, ESP32s e ESP8266.

2.3- Raspberry Pi

Em comparação com os outros dois tipos, o Raspberry Pi possui maior velocidade de processamento, mais memória RAM e de armazenamento, e tem a capacidade de realizar múltiplas tarefas ao mesmo tempo. Com isso, o Raspberry Pi é considerado um computador propriamente dito que contém um microcontrolador.

Apesar dessas diferenças, não é correto afirmar que ele é superior ao Arduino ou ao ESP, pois cada um tem um objetivo e forma de uso diferente.

Mesmo que esses três tipos apresentados são os mais comuns dentro do mercado, sendo eles os responsáveis para aplicações e programas rodarem tranquilamente, ambos não são de fato microcontroladores. Mas sim, placas que possuem um microcontrolador.

Dentre os microcontroladores propriamente ditos, podemos citar alguns deles, tais como:

PIC da Microchip
AVR da Atmel
ST da STM
MSP da Texas Instruments

3- Componentes

Sendo um circuito pequeno, um microcontrolador conta com memória, processador e interfaces de entrada e saída.

Memória: São utilizadas para armazenar as intruções que definirão as ações realizadas pelo microcontrolador enquanto ativo, além de também armazenar dados.

Processador: Responsável pela inteligência da máquina, sendo ele quem tem a capacidade de realizar ações e tomar decisões no sistema computadorizado, através da leitura e interpretação do programa alocado na memória.

Interfaces de entrada e saída:

As portas de entrada e saída (I/O = Input/output) são acessadas através de pinos do circuito integrado do microcontrolador e nas placas através de conectores onde podemos fazer as ligações dos circuitos externos. Em muitos microcontroladores, as mesmas portas podem ser usadas como entrada e saída, onde um comando interno diz em que momento elas funcionam como entrada ou saída.

4- Aplicações

Os microcontroladores têm uma ampla gama de aplicações, tanto no ramo industrial como no residencial, sendo utilizados principalmente para fins de automação, controle e em sistemas embarcados, ou seja, suas aplicações são inúmeras.

Dentro do ambiente residencial, algumas aplicações diretas são em controles remotos, brinquedos, torneiras com sensores de aproximação. Além disso, os microcontroladores dentro do ambiente industrial, estão presentes em sistemas de controle de motores automotivos, drones, máquinas de escritório, sistemas de supervisão e monitoramento, checagem de níveis e várias outras.

Dentro desse último ponto, é importante ressaltar que em um ambiente industrial mais pesado, os microcontroladores podem não ser suficientes, sendo necessário o uso de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs).