Základní popis mikrokontroléru AT89C2051
Jak už jsem v předchozích článcích uvedl, Atmel 2051 (budu používat tento zkrácený název namísto složitějšího AT89C2051) je můj oblíbený mikrokontrolér. Zdůvodňoval jsem také, proč jej mám tak rád. Nyní se pokusím napsat jeho základní popis, který by mohl pomoci těm, kteří mají také rádi elektroniku a rádi by začali pracovat s mikrokontroléry. Rovněž může být přínosem pro ty, co by rádi přešli na tento mikrokontrolér.
Kam Atmel 2051 zařadit?
Atmel 2051 patří do rodiny MCS-51 (či MCS51, jak kdo chce), do níž patří legendární 8051. Jedná se o mikroprocesorovou řadu vyvinutou firmou Intel již v roce 1980, což znamená, že zanedlouho oslaví 30 let. Jedná se tedy o trochu historické zařízení, které však má přes své stáří stále co nabídnout. Dnes je stále vcelku rozšířen a to zejména díky značné oblibě u návrhářů. Jeho hlavním konkurentem jsou mikrokontroléry PIC od firmy Microchip, které je hojně užíván zejména v USA. Atmel 2051 postačí pro vytváření méně náročných aplikací, pokud vás však budou jeho možnosti omezovat, nabízí se použití novějšího, a tudíž i v některých ohledech lepšího, mikrokontroléru Atmel AVR, jehož architektura a instrukční sada navazuje na řadu MCS-51.
Základní rozdíly mezi 2051 a 8051
Hlavní rozdíl je patrný hned na první pohled a to i pro toho, kdo nemá žádné zkušenosti v oboru elektroniky. Pokud totiž položíte vedle sebe součástky 2051 a 8051, první co vás jistě zaujme, je rozdíl v jejich velikostech. 2051 má 20 pinů (nožiček) a 8051 jich má 40. Výhody a nevýhody většího a menšího počtu pinů jsem popsal v jednom z předchozích článků a popsal jsem i způsob, jak se dá vyřešit nedostatek pinů.
Další rozdíl je ten, že 2051 má menší paměť programu než 8051. Pro zapsání programu máte u 8051 k dispozici paměť typu Flash (jedná se o paměť, do níž lze data opakovaně zapisovat a která se po odpojení napájení nevymažou), jejíž velikost je 4 KB. U 2051 je tento prostor poloviční, tedy 2 KB. Jsou pak i speciální modely, které mají 1 KB paměti (AT89C1051) nebo 4 KB (AT89C4051), jenž jsou jinak naprosto shodné s AT89C2051.
Atmel 2051 obsahuje na rozdíl od 8051 analogový komparátor (komparátor je zařízení, které porovnává dvě vstupní napětí a výstupní hodnota pak udává, které z nich je větší). Naopak neumožňuje připojení vnější paměti.
Paměť mikrokontroléru Atmel 2051
Paměťový prostor 2051 lze rozdělit na dvě základní části: na paměť dat a paměť programu.
Paměť programu má velikost výše zmiňované 2 KB. Tato paměť slouží k ukládání instrukcí, které má mikrokontrolér vykonat. Dále je do ní ještě možné zapsat konstanty, které program může při běhu používat. Z této paměti lze za běhu programu pouze číst, zapisuje se do ní pomocí programátoru (programátor je zařízení, do nějž se vloží programovatelný obvod a jsou do něj zapsána data).
Paměť dat (jinak nazývaná také jako RAM) pojme 128 B dat, lze do za běhu programu i zapisovat, takže se hodí pro zapisování různých výsledků početních operací, příznaků a jiných hodnot.
Výkon mikrokontroléru
Maximální taktovací kmitočet, který Atmel 2051 zvládá, je 24 MHz. K provedení jednoho cyklu je zapotřebí 12 taktů. Z toho vyplývá, že tento mikrokontrolér zvládne nejvíce 2 miliony cyklů za jednu sekundu. Instrukce můžou být jednocyklové, dvoucyklové a čtyřcyklové.
Napájení mikrokontroléru
Napětí, kterým lze mikrokontrolér napájet, závisí na jeho taktovacím kmitočtu. Při kmitočtu 12 MHz lze přivést napětí v rozpětí 2,7 až 6 V, takže jej lze provozovat i na dvě tužkové baterie. Pokud však použijeme nejvyšší možný kmitočet (24 MHz), budou potřeba alespoň 4 V, přičemž maximální napětí činí opět 6 V. Samozřejmostí je použití dobré stabilizace napájecího napájení, tedy s co možná nejmenším zvlněním. Já osobně používám obvod 7805, který při vstupním napětí okolo 8 až 9 V má na výstupu vyhlazené napětí 5 V.
Základní možnosti mikrokontroléru Atmel 2051
Atmel 2051 je tvořen dvaceti piny. Dva z nich slouží k napájení mikrokontroléru. Další je určen pro tlačítko reset, které je aktivní v log. 1. V případě, že chcete obvod časovat pomocí krystalového oscilátoru, využijete další dva piny, pokud chcete časovat pomocí jiného zařízení, použijete jen jeden z těchto pinů. Následuje dalších 15 pinů, které slouží jako vstupně/výstupní brány. Některé z nich umožňují i některé dodatečné funkce jako je sériový kanál, komparátor či vstup vnějšího přerušení.
Závěr
Tento článek je jen jakýsi úvod do problematiky mikrokontroléru Atmel 2051. Rád bych na tento článek navázal dalšími, které by se už tímto mikrokontrolérem zabývaly detailněji a zveřejnil i některé své výtvory. Podrobnější popis mikrokontroléru lze najít v anglickém datasheetu, z něhož budu v tomto seriálu čerpat.
Štítky: AT89C2051