In breve: Il microcontrollore è un piccolo computer su un chip. Lo usiamo per comandare luci, motori e sensori in modo programmabile.
Cosa è un microcontrollore
Un microcontrollore è un circuito integrato che contiene processore, memoria e porte di ingresso/uscita. Lo possiamo immaginare come un mini computer dentro un solo chip.
Lo troviamo in tanti oggetti di tutti i giorni. Per esempio nel forno a microonde, nella lavatrice o nei giocattoli elettronici.
A differenza di un computer normale, esegue un solo programma alla volta. Il programma resta salvato nella memoria interna anche quando spegniamo il circuito.
Come si progetta un circuito con microcontrollore
La progettazione segue alcuni passi in ordine. Prima definiamo cosa deve fare il circuito, poi scegliamo i componenti.
Il microcontrollore ha dei piedini chiamati pin. Alcuni pin servono come ingressi, altri come uscite. Sugli ingressi colleghiamo pulsanti o sensori. Sulle uscite colleghiamo LED, relè o display.
Ogni pin lavora a una tensione bassa, di solito 3,3 V o 5 V. Per pilotare carichi più grandi serve un circuito di interfaccia. Spesso si usa un transistor o un relè come intermediario.
Il programma viene scritto al computer e poi caricato nel chip. Si usa spesso un linguaggio simile al C.
Esempi pratici
Vediamo un esempio semplice. Vogliamo accendere un LED quando premiamo un pulsante.
Colleghiamo il pulsante a un pin di ingresso, con una resistenza di pull-down. Colleghiamo il LED a un pin di uscita, con una resistenza in serie da circa 220 Ω. La resistenza serve a proteggere il LED dalla corrente eccessiva.
Il programma legge lo stato del pin di ingresso. Se il pulsante è premuto, mette a livello alto il pin di uscita. Così il LED si accende.
Un secondo esempio è la lettura della temperatura. Colleghiamo un sensore a un pin analogico. Il microcontrollore converte il segnale in un numero. Possiamo mostrare il valore su un display o accendere una ventola.
Per imparare si usano spesso schede didattiche come Arduino. Queste schede integrano il microcontrollore con i connettori e l'alimentazione già pronti.
Parole difficili
- Microcontrollore: chip che unisce processore, memoria e pin in un solo componente.
- Pin: piedino metallico del chip per collegare segnali elettrici.
- Ingresso/uscita (I/O): pin che riceve o invia segnali al circuito esterno.
- Pull-down: resistenza che porta il pin a livello basso quando non è premuto.
- Analogico: segnale che varia in modo continuo, non solo acceso o spento.
- Firmware: programma salvato nella memoria del microcontrollore.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-elettronica-elettrotecnica.tecnologie-e-progettazione-di-sistemi-elettrici-ed-elettronici.cl3.microcontrollori.02