什麼是微控制器？
什麼是微控制器？
微控制器是內建在多數現代電氣設備（如冰箱和洗衣機等）中用來控制該設備的電子元件。簡而言之，就是用來控制電氣設備的微型電腦，也被稱為“微控制器”、“MCU（Micro Controller Unit）”或”微電腦“。
帶微控制器的電子鍋（微電腦電子鍋）按下按鈕即可開始煮飯。事實上，負責“接收按下按鈕的輸入訊號並輸出開始煮飯的輸出訊號”這一工作的就是微控制器。
微控制器的應用
大多數現代電子設備中都內建有微控制器。例如冰箱、洗衣機、電子鍋、微波爐、吸塵器等都可用微控制器來進行控制。另外微控制器還適用於機器人和資料記錄器等工業設備、體溫計和時鐘、智慧馬桶等應用。可見微控制器可以用來控制我們身邊的大部分電子設備，說它是現代社會不可或缺的存在並不誇張。
微控制器的發展歷史
在追求電氣設備小型化和縮短設計週期的過程中，誕生了微控制器。直到20世紀60年代，電氣設備的控制電路都是由一個一個的電晶體組成的。簡單來說電晶體是半導體的一種，主要用作於開關。另外使用電晶體可以構建放大電路、邏輯電路、運算電路等，進而可以用其構建控制電路。透過控制電路，可實現只要按下按鈕即可控制電氣設備的機制，但存在電路體積較大的問題。
20世紀60年代末，將電晶體集於一體的IC問世。透過IC可實現控制電路的小型化。與此同時很多電氣設備在這個時候已經開始普及。這些電氣設備中所使用的控制電路和IC，都是為不同的電氣設備專門設計的。然而這樣存在著控制電路和IC開發、設計需要花費大量時間和成本的問題。
在這種背景下，20世紀70年代誕生了可透過軟體改變運行方式的微控制器。儘管這種微控制器經過了一些時間才得以普及，但其具有可透過軟體改變運行方式的優異特性。這就大幅減少了IC重新設計的可能性，並進一步縮短了控制電路和IC開發、設計所需要的時間。這樣一路發展過來的微控制器，控制著我們身邊的各種電氣設備，豐富了我們的現代生活。
使用微控制器的好處
使用微控制器的好處在於可同時實現小型化和多功能化，而且微控制器的應用領域非常廣泛。
- 小型化
- 微控制器是在超小型體積中匯集了許多電阻、電容、電晶體等電子元件的LSI（Large-Scale Integrated circuit，大型積體電路）。以前的設備是使用大量電子元件製作的，因此電子電路非常龐大。透過使用微控制器，可以集約這些電子電路，進而實現應用設備小型化。
- 多功能化
- 透過集約可在一個封裝中容納更多的元件。以前增加功能意味著應用體積會變得更龐大。使用微控制器可使應用設備能夠內建更多功能，從而增加應用設備的功能並提高其性能。
- 支援各種應用，靈活易用
- 微控制器還具有可透過軟體改變其運行方式的特性。以前改變運行方式需要重新設計LSI，而這會花費大量的時間。使用微控制器可以靈活地改變處理工作，因此可縮短控制電路和IC設計、開發所需的時間，進而支援廣泛的應用。
在微控制器的發展歷史部分也提到過，微控制器因其小型化優勢和適用於各種應用的特性，如今已被廣泛使用於各種電氣設備中。
以冰箱為例，來瞭解微控制器的作用
下面我們以冰箱為例來瞭解一下微控制器的作用。
冰箱的三個主要特徵如下：
① 使冰箱內保持恒溫
② 打開冰箱門時，冰箱內的照明燈亮
③ 冰箱門打開時間達到60秒後，蜂鳴器響起
微控制器是用來實現這三個特徵的指揮部。
要實現①，需要測量冰箱內的溫度，當溫度變高時，需要啟動壓縮機來降低冰箱內的溫度。當冰箱內的溫度降到所需溫度後，需要讓壓縮機停止運行。
②是透過ON-OFF開關來偵測冰箱門的開和關，並使其中的照明燈亮起或熄滅。
③是檢測冰箱門打開的時間，在60秒後使蜂鳴器響起。
冰箱的溫度管理、照明燈點亮、蜂鳴器響起等工作不可能由人在旁邊來完成，而是由微控制器來負責冰箱的溫度管理等工作。
微控制器的組成
微控制器是由什麼組成的呢？
微控制器由接收外部訊號（如電氣設備上的按鈕）的輸入單元、處理資訊的處理單元以及將訊號輸出到外部（如加熱器、馬達）的輸出單元組成。如圖所示，微控制器的工作是接收按鈕和感測器輸入，在內部進行處理，並輸出加熱器控制訊號和馬達控制訊號。
另外，微控制器還具有可透過軟體靈活改變處理工作的特性。
