Edhe pse jetojmë në epokën e elektronikës, ajo është ende një mister për shumë njerëz. Sa më shumë që rrethohemi nga “mrekullitë” e ndryshme elektronike, aq më e madhe është dëshira, por edhe frika për të “parë” në brendësinë e tyre.

• Çfarë është elektronika?

Elektronika është shkenca e përdorimit të pajisjeve elektrike që funksionojnë duke kontrolluar rrjedhën e elektroneve ose grimcave të tjera të ngarkuara elektrike. Studimi i pajisjeve të tilla konsiderohet pjesë e fizikës, ndërsa ndërtimi i qarqeve elektronike për zgjidhjen e problemeve praktike është pjesë e fushës së inxhinierisë elektronike, elektrike dhe kompjuterike.

Zhvillimi i elektronikës filloi në fund të shekullit të 19-të dhe në fillim të shekullit të 20-të, i lidhur me zhvillimin e vakum tubave (fig. 1), të cilët ishin në përdorim deri në shpikjen e transistorit të parë (fig. 2).

Transistori i parë i vërtetë u prodhua në vitin 1947 në Bell Laboratories nga një grup shkencëtarësh (John Burden, Walter Brittain, William Shockley dhe Pearson). Ai zë vendin e vakum tubave nga ku edhe fillon epoka e transistorëve (Fig. 3).

Ngjarja tjetër shumë e rëndësishme në botën e elektronikës është shfaqja e të ashtuquajturve qarqet e integruara, dhe rrjedhimisht kalimi nga teknologjia analoge në atë digjitale.

Elektronika digjitale, si një teknologji më e re në krahasim me analogen, krijon një bindje tek njerëzit se sjell cilësi më të mirë. Çdo gjëje digjitale i jepet epiteti i shkëlqyer dhe i përsosur. Padyshim që sistemet analoge mund të jenë edhe perfekte, me një shënim që në praktikë kjo është më e vështirë për t'u realizuar. Shumë njerëz të elektronikës që kujtojnë epokën e tubave vakum besojnë se përforcuesit audio të tubave vakum ofrojnë cilësi më të mirë të zërit.

Shpikja e qarqeve të integruara çoi në zhvillimin jashtëzakonisht të shpejtë të elektronikës digjitale, dhe gjithashtu mundësoi kalimin nga teknologjia diskrete në atë të integruar. Kjo, nga ana tjetër, çon në zvogëlimin e përmasave, një ndërlidhje më të thjeshtë të elementeve dhe zgjidhjen e shumë problemeve të tjera.

Në elektronikë, një qark integral ose i integruar, i njohur gjithashtu si një çip ose mikroçip (Circuit Integrated - IC) është një pajisje elektronike e destinuar për të ekzekutuar një aplikacion (komandë) të veçantë. Ndryshe nga transistorët, një qark i integruar përmban qarqe të tëra elektronike të përbëra nga komponentë aktivë (tranzistorë, dioda) dhe pasivë (rezistorë, kondensatorë).

Këta përbërës kombinohen në një pllakë të përbashkët bazë (substrate), zakonisht silic, dhe montimi i formuar në këtë mënyrë vendoset në një kuti, e cila zakonisht ka një formë katrore ose drejtkëndore me ngjyrë të zezë. Në pjesën e poshtme të kutisë ka një numër të saktë të përcaktuar gjilpërash(kunjash), shpesh të bëra prej ari, përmes të cilave qarku i integruar lidhet me tabelën e qarkut të printuar (PCB). Kunjat vendosen në një ose dy rreshta, ose në të gjithë perimetrin e kutisë.

Ideja e ndërtimit të një qarku të integruar u zhvillua për herë të parë nga inxhinieri anglez GeoffreyWilliamArnoldDrummer. Ai e prezantoi idenë e tij në Amerikë më 7 maj 1952. Drummer në vitin 1956 u përpoq të bënte një qark të integruar, por pa sukses të konsiderueshëm.

Një përpjekje e dytë për të ndërtuar një qark të integruar, këtë herë të suksesshme, u bë nga inxhinierët amerikanë Jack Kilby dhe Robert Noyce.

Dy shkencëtarët, duke punuar të pavarur nga njëri-tjetri, demonstruan me sukses shpikjen e tyre (Fig. 5) më 12 shtator 1958.

Jack Kilby mori çmimin Nobel në Fizikë në vitin 2000 për kontributin e tij në ndërtimin e qarkut të integruar.

Zhvillimi i shpejtë i teknikës lejoi rritjen e aftësive të qarqeve të integruara. Falë kësaj, lindën mikrokontrolluesit.

Mikrokontrolluesit (Fig. 6) janë qarqe të integruara që përfaqësojnë një grup ose tërësi të një mikroprocesori (CPU - Central Processing Unit), me njësi shtesë: memorie (Flash, RAM, EEPROM), njësi hyrje-dalje dhe pajisje të tjera periferike të nevojshme për kryerjen e disa funksione. Me pak fjalë, ato përfaqësojnë një kompjuter në një çip të vetëm, sepse kanë gjithçka që i nevojitet një kompjuteri personal (PC). Me këtë mënyrë funksionimi, mikrokontrolluesit ju lejojnë të kurseni kohë, hapësirë ​​dhe sigurisht para. Në literaturën e huaj ato mund të gjenden si MCU (Njësi Mikrokontrolluese) ose μC.

Në përgjithësi, mikrokontrolluesit janë projektuar që të mund të kryejnë një numër të madh detyrash, gjë që jep mundësinë e aplikimit të gjerë të tyre. Funksioni (detyra) që do të kryejnë varet nga programi që do të shkruhet (regjistrohet) në të.

Sot ka më shumë prodhues të njohur të mikrokontrolluesve si: ST Microelectronics, Microchip, Texas Instruments etj.

Aplikimin e mikrokontrolluesve e gjejmë kudo, që nga elektroshtëpiake, kompjuterë, industri, makina, lodra etj. Normalisht, një mikrokontrollues nuk mund ta kryejë të gjithë punën vetë, por në një sistem me shumë komponentë të tjerë elektronikë - ai sistem quhet sistem i mbivendosur.

Një sistem i integruar është një sistem që ka softuer të integruar në harduer, duke e bërë atë një sistem specifik për aplikacionin, ose një pjesë të veçantë të një aplikacioni ose produkti, ose pjesë e një sistemi më të madh. Ai përpunon një grup fiks udhëzimesh kontrolli, zakonisht në pajisje elektromekanike, të cilat mund të jenë pjesë e një sistemi edhe më të madh. Termi "të mbivendosur" pasqyron faktin se ato janë pjesë përbërëse e sistemit. Në shumë raste, "foleja" e tyre mund të jetë e tillë që prania e tyre nuk është aspak e dukshme për vëzhguesin e rastësishëm. Këto sisteme janë thjesht truri i shumë pajisjeve dhe pajisjeve elektronike.

Dizajni i sistemeve të integruara është një sfidë - një detyrë që kërkon integrimin e harduerit, softuerit, sistemeve operative në kohë reale, komunikimeve të ndryshme, sensorëve dhe më shumë, në një sistem kompleks. Do të thotë, këto sisteme përfaqësojnë punën ekipore të tre grupeve të ndryshme të specialistëve: inxhinierë harduerësh, inxhinierë softuerësh dhe ekspertë të fushës së aplikacioneve. Udhëzimet e programimit të shkruara për këto sisteme njihen gjithashtu si "Firmware" dhe ruhen në ROM ose Flash - çipa memorie. Ata punojnë me burime të kufizuara kompjuterike - harduerike.