Mikrodenetleyiciler Endüstriyel Otomasyonda kontrol sistemlerinde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mikrodenetleyicilerin yapılarını anlamak için öncelikle tarihi gelişiminden başlayarak mikroişlemcilerden farkına kadar bazı temel bilgilere sahip olmamız gerekir.
Aşğıda mikro denetleyicilere ait temel bilgileri detaylı olarak inceleyeceğiz.
Mikro Denetleyici Tanımı ve Çeşitleri
Mikrodenetleyiciler yapılarına göre farklıklıklar gösterirler. Mikrodenetleyiciler yaptıkları işlev olarak Mikroişlemciklere benzeselerde yapısal bazı farklılıkları bulunmaktadır.
Mikro Denetleyicinin Kısa Tarihçesi
Harvard mimarisindeki ilk mikro denetleyici ünitesi, General Instruments firması tarafından 1970’lerin ortalarında üretilen Signetics 8X300 modeliydi. Bu 16 bitlik CP1600 MPU için programlanabilen giriş/çıkış portu olmak üzere Peripheral Interface Controller (Çevrebirim arayüz denetleyicisi – PIC) olarak tasarlandı.
General Instruments firması mikro elektronik bölümünü sattı ve bu bölüm 1988 yılında Arizona Microchip Technology adıyla yeni bir firmaya dönüştü. Microchip’in ana ürünü, bugün de hâlâ öyle olan, PIC serisi mikro denetleyicilerdir. 1989’da ilk piyasaya sürülen aile PIC16C5X serisiydi. Bu Harvard mikro denetleyiciler 33 komutluydu. Bütün komutlar 12-bit word olarak kodlanıyordu. Azaltılmış Komut Kümesi (Reduced Instruction Set Computer – RISC) temelli olan komut seti hızlı, etkili ve ucuz işlemci üretimini sağladı.
PIC16C5XX 12-bit çekirdekli ailede 512 ve 2048 komutluk tek sefer programlanabilen (One Time Programmable (OTP)) EEPROM Program belleği, 25–73 bayt veri belleği,18 ve 28pinli paketlerde 12 veya 20 giriş/çıkış pini ve 8-bit zamanlayıcı gibi özellikler bulunmaktaydı. PIC12CXXX ailesi bunların 8-pinlik eşdeğerleridir.
1992 yılında 14-bitlik çekirdeğe sahip PIC16CXXX ailesi daha fazla program alanının ve interrupt (kesme) işlemleri yanında A/D çeviriciler,16 bit sayıcılar gibi çevre birimlerinin kullanımına olanak sağladı. Bu ailedeki RISC komut seti de 12-bit çekirdektekilerle hemen hemen aynıydı ve 35 komuttan oluşuyordu.1997’de çarpma yapabilen bir ALU’e ve ileri arabirim yeteneklerine sahip 16-bit PIC17CXXX ailesi piyasaya sunuldu. Ardından 1999 yılında da genişletilmiş 16-bit çekirdekli PIC18CXXX ailesi sunuldu. Bu ailedeki işlemcilerde komut sayısı 77 idi ve bu yüksek-seviye dillerin derleyicilerin ihtiyaçlarını daha fazla karşılıyordu.
Bu 3 aile arasında, 14-bit çekirdekli olan aile hem kullanım kolaylığı hem de maliyet olarak en uygunudur. Burada ve birçok kaynakta hakkında bilgiler bulabileceğiniz PIC16F84, orta seviye ailesinin bir üyesidir. Yazılım açısından baktığımızda bütün cihazlar aynı çekirdeğe sahiptirler. Ancak donanım açısından birçok ortak noktaları olmakla birlikte farklı giriş/çıkış birimlerinin karışımıdırlar. Örneğin 16C74’te 8 kanal analog giriş portu, PIC16C66’da senkronize seri portu ve PIC16F84’de de kalıcı veri belleği bulunmaktadır. Bu üç cihaz da benzer paralel giriş/çıkış, sayıcı ve kesme idare birimlerine sahiptir.
Mikroişlemci ve Mikro Denetleyici Nedir?
Temelde yaptıkları işler aynı olarak görülsede mikroişlemciler ile mikro denetleyicler arasında yapısal olarak ve işlevsel olarak farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıkları anlamak için öncelikle mikroişlemci ve mikro deneteleyici tanımlarını inceleyelim.
Mikroişlemci nedir?
Çok genel bir ifadeyle bir bilgisayarın beyni, esas işi yapan kısmı olarak isimlendirilebilecek olan mikroişlemciler hakkında biraz daha ayrıntılı bir açıklama şu şekilde yapılabilir: bir dijital bilgisayar üç temel kısımdan oluşmaktadır.
- Merkezi İşlem Birimi – MİB (Central Processing Unit – CPU)
- Program ve Veri Hafızaları (Program and Data Memory)
- Giriş – Çıkış Birimleri (Input – Output Units)
Merkezi İşlem Birimi (MİB / CPU), verileri işleme ve sistemi oluşturan çeşitli birimler arasında bilgi akışı kontrolü işlemlerini gerçekleştirir.
Veri işlemenin büyük çoğunluğu MİB’de yer alan Aritmetik Lojik Birim üzerinde gerçekleştirilir. Ancak bu işlemlerin gerçekleştirilmesi sırasında Kod Çözme Kontrol Birimleri ile çeşitli Saklayıcılar (Registers) da çok yoğun olarak kullanılır.
İşte bu merkezi işlem birimini oluşturan çeşitli alt birimlerin tek bir entegre devre üzerinde gerçekleştirilmiş – üretilmiş hâline Mikroişlemci (Microprocessor) adı verilir.
Bir mikroişlemci kullanılarak hazırlanmış bilgisayarlara mikrobilgisayar denilmektedir. Hafıza ve giriş-çıkış birimlerinin miktarı, türü ve kapasitesi uygulamaya bağlı olarak değişir.
Mikroişlemciler, PC adını verdiğimiz kişisel bilgisayarlarda kullanıldığı gibi sanayi tezgâhlarına bağlı bilgisayarlarda da çok kullanılmaktadır. 
Mikro Denetleyici Nedir?
Bir mikro denetleyici, komple bir bilgisayarın (MİB, hafıza ve giriş – çıkışlar) tek bir entegre devre üzerinde üretilmiş hâlidir. Kısıtlı miktarda olmakla birlikte yeterince hafıza birimlerine ve giriş – çıkış uçlarına sahip olmaları sayesinde tek başlarına çalışabildikleri gibi donanımı oluşturan diğer elektronik devrelerle irtibat kurabilir, uygulamanın gerektirdiği fonksiyonları gerçekleştirebilirler. Üzerlerinde analog-dijital çevirici gibi entegre devreler barındırmaları sayesinde algılayıcılardan her türlü verinin toplanması ve işlenmesinde kullanılabilmektedirler. Ufak ve düşük maliyetli olmaları gömülü uygulamalarda tercih edilmelerini sağlamaktadır.
Mikroişlemciler ve mikro denetleyiciler günlük hayatta kullanılan sayısız cihaz ve sistemin içinde yer almakta olup, bu ürünleri kullanarak gerçekleştirilebilecek uygulamalar insanın hayal gücü ile sınırlıdır. Motor kontrolünden fotoğraf makinesi ışık ve focus ayarına, cep telefonlarından merkezi klima sistemlerine, faks ve fotokopi makinelerinden radyo teyp ve TV lere, fabrika otomasyonundan hayat kurtaran biyomedikal cihazlara, oyuncaklardan askeri cihazlara, cebinizdeki elektronik bilet uygulamasından cüzdanınızdaki banka kartlarına varıncaya kadar akla gelebilecek her yerde mikro denetleyiciler yer almaktadır.