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Um microcontrolador é basicamente um computador inserido num chip de circuito integrado. Este consiste em memória, um processador, bem como interfaces de entrada-saída. Os Microcontroladores são programados para executarem uma tarefa específica, ou seja, caso seja necessário modificar ou aperfeiçoar as suas funcionalidades, então é necessário instalar um novo programa no nosso chip. As principais características que distinguem um microcontrolador de outros computadores (PC, computador portátil, servidor, etc.) são:
- Todas as funcionalidades do microcontrolador estão contidas num único circuito integrado, numa escala bastante mais compacta.
- Este é programado para executar uma única e determinada tarefa, assim, afim de alterar a sua funcionalidade é necessário programá-lo com novo software.
- Este consome menos energia, dadas as suas características físicas serem menores e menos exigentes em termos energéticos do que um tradicional PC, computador portátil ou servidor. Os programadores de microcontroladores focam-se bastante em manter o consumo energético das suas aplicações baixo, isto para que aplicações portáteis que utilizem baterias possam funcionar durante mais tempo.
- Entradas/Saídas reconfiguráveis. Os microcontroladores possuem aquilo que chamamos periféricos, que permitem estabelecer conexões entre um microcontrolador e outros microcontroladores ou computadores (ex: USB, CAN, UART), permitem ter a percepção de processos no mundo físico e real (ex: ações de comutação, medição de temperatura, etc.) e permitem-nos controlar esses processos (ex: controlo de motores, alertas de disparos, etc.).
Os microcontroladores estão presentes numa grande variedade de equipamentos e dispositivos do nosso quotidiano: eletrodomésticos (ex: fornos de microondas, televisores, etc.), brinquedos (ex: Lego NXT, bonecos falantes, etc.), veículos (automóveis, guindastes, etc.). O uso de microcontroladores a uma larga escala tornou-se possível dada as suas facilidades de programação e permitem uma vasta gama de funcionalidades; portanto, torna-se bastante simples adicionar novas características a um produto ou aplicação, bem como aperfeiçoar o nível de inteligência da aplicação em questão.
Robótica
A Robótica é uma ciência que combina o uso da tecnologia e conhecimento necessários para a construção de robots. Dado o rápido desenvolvimento da tecnologia, o termo robot, como uma máquina automática que permite substituir os humanos, já não tem uma definição tão clara como a inicialmente proposta. Um robot já não é sinónimo apenas de um humanóide, braço robótico numa linha de montagem fabril, piloto automático numa aeronave, inteligência artificial composta por neurónios ou uma simples máquina que executa tarefas de limpeza; hoje em dia um robot representa também um programa de computador que executa tarefas destinadas a humanos (por exemplo, um robot que compila relatórios de operações). É do senso comum que um robot foi originalmente pensado para substituir humanos em determinadas tarefas. Existem várias razões para isto: condições de trabalho perigosas, custos de produção mais baixos, tarefas monótonas e repetitivas que aumentam a probabilidade de erro humano, novos sistemas mais complexos e temporalmente críticos, tudo tipo de tarefas que permitem a um sistema autónomo tomar melhores decisões do que um humano.
Microcontroladores na Robótica
Dada a extensão da área da robótica, a aplicações robóticas baseadas em microcontroladores, damos tipicamente o nome de robótica amadora; este tipo de sistemas são tipicamente não muito complexos, e são habitualmente de fácil implementação pela maioria dos utilizadores. Os tipos mais comuns de microcontroladores utilizados na área da robótica amadora são:
- Microcontroladores Atmel AVR (ATmega, ATtiny, etc.).
- Microcontroladores PIC Microchip Technology (PIC16, PIC24, etc.).
- Microcontroladores baseados em arquitetura ARM.
Frequentemente terceiros têm criado placas e ambientes de desenvolvimento baseados nos tipos de microcontroladores acima mencionados. Por exemplo a plataforma Arduino (baseada na família de microcontroladores Atmel AVR), o BASIC Stamp (baseada nos microcontroladores PIC), Lego NXT (baseado na arquitetura ARM), etc.
