Задумывались ли вы о том, как работают бытовые приборы в вашем доме? Вот воткнул вилку в розетку и зажужжало-заработало. Но копни глубже и окажется, что “сердце” прибора очень похоже на микроконтроллер с уроков робототехники. Разберемся, что общего у микроволновки и роботов.
Микроконтроллер (МК) — это микросхема, сочетает в себе функции процессора, периферийных устройств, оперативной памяти (и) или постоянного запоминающего устройства. По сути, это компьютер. МК можно запрограммировать на определенные действия однократно или многократно — в зависимости от типа памяти.
Существует несколько семейств микроконтроллеров: MCS 51, MSP430, ARM, AVR, ATmega, ATtiny, XMega, PIC, STM8 и другие. На базе МК собирают контроллеры — многофункциональные платы. В бытовых приборах установлены контроллеры и МК, подходящие производителю по цене и функционалу.
Роботы тоже работают на микроконтроллерах и контроллерах. Так, на уроках робототехники часто используют плату Arduino. Например, плату на базе МК от фирмы Atmel, семейство: 8 битные AVR. Микроконтроллеры (те же AVR) можно применять для всевозможных задач, причем совершенно не обязательно покупать недешевые сборки типа Arduino. Создавать проекты можно напрямую с AVR.
МК находится внутри Р-кирпичей из наборов Lego. P-brick, или Р-кирпич (от Programmable brick — программируемый кирпич) — мини-компьютер. Например, в микрокомпьютере Lego EV3 — МК семейства ARM. Начинать изучение робототехники с таким кирпичиком проще, чем с “голой” платой: он оснащен экраном с разрешением 178×128 пикселей и шестикнопочным интерфейсом управления.
Цель МК — получать входящие потоки информации, обрабатывать их и выдавать исходящие потоки данных. Простой пример: стиральная машинка. В современную машину встроено несколько режимов стирки. Они отличаются температурой, скоростью вращения барабана, длительностью той или иной фазы стирки (отжим, стирка и т.д.). Все это заложено в памяти микроконтроллера (или во внешней памяти, которая подключена к МК).
В образовательных и в реальных устройствах МК управляет какой-то периферией. Разница в масштабе. В образовательной робототехнике это может быть мигание светодиодом с помощью МК. На практике — управление частотой вращения многокиловатного трехфазного двигателя (привод крана-подъемника, например).
Так, на занятиях по робототехнике, дети получают вполне практические знания в области аппаратостроения. Кстати, по тому же принципу строятся и системы “Умного дома”.