Il Voltmetro Digitale
Il microcontrollore: il cuore del Voltmetro digitale
Per capire il funzionamento di un Voltmetro digitale, di sicuro, quello che necessariamente bisogna sapere è che all'interno, il sistema è completamente differente rispetto al Voltmetro analogico. Ciò che in primo luogo lo differenzia da esso, è la presenza del microcontrollore. Che cos'è un microcontrollore? Che cosa fa? Qual è il suo ruolo primario? Con l'avvento delle tecnologie digitali è stato quasi inevitabile realizzare dispositivi elettronici opportunamente programmati, che fungessero da "controllori" per le componenti elettroniche e meccaniche di un determinato sistema. Parliamo di piccoli dispositivi in grado di tenere sotto controllo ed elaborare informazioni (digitali) con velocità di calcolo dell'ordine dei GigaHertz (milioni di istruzioni di linguaggio macchina al secondo).
Un microcontrollore è infatti un dispositivo tanto piccolo quanto complesso perché composto da numerosi elementi indispensabili al suo funzionamento: timers, registri, unità di processing (CPU), moduli di conversione analogico-digitali, banchi di memoria Ram e Flash, insomma, tutto ciò che serve per "gestire informazioni digitali", ovvero informazioni costituite da "bit". Naturalmente, il discorso non è così semplice ma ci aiuterà a capire come il funzionamento di un Voltmetro digitale sia molto differente da quello analogico, anche se la sua composizione deriva fortemente da esso. In figura possiamo vedere un particolare e famoso microcontrollore: ICL7107.
Come potete vedere, un microntrollore è composto da piedini chiamati PIN. In generale, il microcontrollore è costituito da porte a cui afferiscono più pins (in genere, 8 pins per porta). Essi hanno il ruolo di mettere in comunicazione il microcontrollore con il mondo esterno, sia per acquisire informazioni (input) sia per elargirle (output). Ogni pin può assumere valore logico alto o 1 (5 Volts), oppure basso 0 (0 Volts) Al suo interno, tutte le operazioni e tutte le elaborazioni sono "temporizzate" da timers, che inglobano generalmente frammenti di quarzo (vedi L'Orologio al Quarzo) e registri interni che memorizzano le informazioni.
Elemento fondamentale di un microcontrollore è il convertitore analogico-digitale, il quale ha il ruolo di prendere in ingresso una grandezza analogica e convertirla in un dati digitali, costituito da bit. Nel caso del Voltmetro digitale, la grandezza analogica da convertire è la tensione ai capi del conduttore da misurare.
Inoltre il microcontrollore è preprogrammato: quando infatti viene installato all'interno del dispositivo, viene pre-caricato al suo interno un programma scritto generalmente in un determinato linguaggio di programmazione di basso livello (linguaggio macchina) che viene caricato all'accensione del dispositivo e successivamente eseguito.
