Robo Věda

Web nejen o robotice

Zapomenuté a vyřazené mikrokontroléry v robotice

Reklama:

V průběhu několika dekád prošla robotika výrazným vývojem — nejen z hlediska mechaniky a senzoriky, ale i použité výpočetní techniky. Mnohé mikrokontroléry (MCU), které dříve tvořily základ studentských i průmyslových robotických systémů, dnes již patří minulosti. Některé z nich však stále přežívají ve výuce elektrotechniky a embedded systémů jako výborný didaktický nástroj.

Tento článek shrnuje nejvýznamnější vyřazené nebo zastaralé mikrokontroléry, které se historicky používaly v robotice nebo vzdělávací automatizaci.

8051 – klasika z 80. let

Pravděpodobně nejzásadnější zástupce „historických MCU“ je rodina Intel 8051, uvedená v roce 1980. Původní čip obsahoval 4 kB ROM, 128 B RAM, čtyři 8bitové porty, dva 16bitové časovače a univerzální sériové rozhraní. V průběhu let se dočkal tisíců klonů od firem jako Atmel, Philips, STC nebo Silicon Labs.1 2

Význam v robotice a vzdělávání

Díky jednoduché architektuře Harvard typu a dostupnosti vývojových nástrojů se 8051 stal základem mnoha školních robotických projektů. Typickými úlohami byly:

  • řízení motorů pomocí PWM signálu a relé3
  • RF nebo IR komunikace pro dálkové řízení vozítek3
  • základní měření senzorů (teplota, vzdálenost, světlo)4 5

Mnoho univerzit jej dodnes využívá pro výuku v kurzech mikroprocesorových systémů, i když je z pohledu výkonu zcela zastaralý.6 2

Důvody jeho vyřazení

  • Nízká výpočetní frekvence (12 MHz)
  • Nedostatečná paměť a absence podpory pro moderní periferie
  • Vyžadoval externí paměťový a sběrnicový systém
  • Chybějící integrovaný A/D převodník

8051 však zůstává ikonou – mnoho novějších MCU nese jeho instrukční sadu nebo vychází z jeho konceptu (např. 8052, AT89C51).2

PIC16/18 – legenda studentských robotů 90. let

Mikrokontroléry Microchip PIC byly extrémně populární v 90. letech a začátkem nového tisíciletí díky své spolehlivosti, jednoduchosti a nízké ceně. Série PIC16F84, PIC16F877A a později PIC18F4550 tvořily základ mnoha školních robotických platforem.7

Typické aplikace:

  • řízení DC a krokových motorů v soutěžních robotech
  • sledování čáry pomocí analogových senzorů
  • komunikace UART a I²C pro senzory a periférie

PIC16 i PIC18 nabízely bohatou dokumentaci a bezplatný assembler (MPLAB IDE). Byly ovšem omezené výpočetním výkonem a malou Flash pamětí (4–8 kB).

Důvody ústupu:

  • obtížnější programování ve vyšších jazycích
  • chybějící ladicí rozhraní v základních verzích
  • konkurenční 8bitové AVR čipy měly lepší poměr výkon/cena

Dnes tyto čipy přežívají zejména v výuce základů embedded systémů.

AVR Atmega8 / Atmega16 – předchůdci Arduina

Řada Atmega z 8bitových AVR mikrokontrolérů od firmy Atmel (dnes Microchip) byla v 2000s dominantní i mimo platformu Arduino. MCU jako Atmega8 nebo Atmega16 se objevovaly v prvních robotických kroužcích a studentských soutěžích.8 9

Běžné úlohy:

  • PID regulace motorů
  • čtení analogových čidel přes 10bit AD převodník
  • jednoduché sériové komunikace

Přestože AVR čipy přinesly výrazný pokrok v jednoduchosti programování (v jazyce C pomocí avr-gcc), jsou dnes považovány za vstupní úroveň a v mnoha školách byly nahrazeny platformami založenými na ARM Cortex-M.

Motorola 68HC11

V 80. a 90. letech se Motorola 68HC11 stala standardem v univerzitních robotických laboratořích. Nabízela 8bitovou architekturu s 16bitovými adresami, ROM až 8 kB a výkonnější sadu instrukcí než 8051.10 7

Používala se v projektech:

  • mobilní roboty s IR navigací
  • průmyslové manipulační ramena
  • soutěže Micromouse a line-following

Dnes se s ní lze setkat pouze v historických katedrových sadách; Motorola později přešla na architekturu ColdFire (m68k), než výrobu MCU převzal Freescale/NXP.

Renesas MCS-51 / H8 / M16C

Významná japonská větev mikrokontrolérů hrála v robotice roli obdobně jako PIC i 8051. Čipy Renesas H8 a M16C se hojně používaly ve výuce mechatroniky v Japonsku a Evropě. V robotech nabízely výbornou podporu časování, přesné PWM a A/D převodníky.7

Z trhu je vytlačila náročnost programování a malá komunita mimo univerzitní infrastrukturu. Dnes je Renesas aktivní v high-end ARM systémech, ale tato historická řada již patří minulosti.

NXP LPC2000 a LPC1700 – ARM na ústupu

S příchodem éry ARM Cortex‑M začaly první úspěšné 32bitové mikrokontroléry – např. LPC2148 nebo LPC1768 – dominovat výuce i hobby robotům okolo roku 2010. Desky mbed NXP LPC1768 se používaly v mnoha laboratořích kvůli snadné integraci a knihovnám.11

V roce 2024 však NXP oficiálně oznámila postupnou obsolenci LPC175x/176x sérií. Jejich místo zaujaly moderní STM32 a ESP32.11

Zastaralé nebo marginální platformy

Mikrokontrolér Výrobce Rok uvedení Typické použití v robotice Status
8051 Intel / Atmel / Philips 1980 školní vozítka, senzory zastaralý, stále vyučován
PIC16F877A / 18F4550 Microchip 1990s soutěžní line-followery, ramena vyřazován
Atmega8 / 16 Atmel 1999 robotické kroužky, Arduino předchůdce nahrazen Cortex‑M
68HC11 Motorola 1985 první univerzitní laboratoře historický
Renesas H8 / M16C Renesas 1990s univerzitní mechatronika ukončená produkce
LPC1768 NXP 2009 výukové platformy MBED obsolence 2024
80C196 Intel 1982 průmyslové řídicí systémy zcela vyřazen

Proč se tyto mikrokontroléry stále používají ve školách

Zastaralé MCU často přetrvávají ve výuce, přestože jsou v praxi nahrazeny novějšími architekturami. Důvody:

  • jednoduchost v pochopení funkce CPU, sběrnic i časovačů
  • nízká cena vývojových sad a bohaté didaktické materiály
  • stabilní nástroje (např. Keil µVision pro 8051)
  • bezpečné prostředí pro výuku programování bez rtOS

Mikrokontroléry jako 8051 nebo PIC16 umožňují studentům pochopit principy přerušení, práce s registry či bitového IO — vlastnosti, které jsou univerzálně přenositelné i u moderních ARM procesorů.

Shrnutí

Zapomenuté mikrokontroléry jako 8051, PIC16F877A, 68HC11 nebo Atmega8 sehrály klíčovou roli ve vývoji robotiky. Umožnily tisícům studentů pochopit principy řízení motorů, senzorů a komunikace mezi zařízeními. Dnes sice ustupují výkonnějším 32bitovým architekturám (ARM, ESP32), přesto zůstávají důležitou kapitolou v historii vzdělávání i robotické techniky. Jsou to základní kameny, na kterých byla postavena dnešní generace chytrých robotů i vývojových platforem.

  1. https://www.geeksforgeeks.org/electronics-engineering/introduction-to-8051-microcontroller/ ↩

  2. https://embeddedschool.in/8051-microcontroller-features-strengthen-your-career/ ↩↩↩

  3. https://circuitsbazaar.com/rf-controlled-robotic-arm-using-8051-microcontroller/ ↩↩

  4. https://www.multisoftsystems.com/embedded-systems/robotics-with-8051-microcontroller-training ↩

  5. https://technologicsglobal.com/8051-projects/ ↩

  6. https://store.roboticsbd.com/learning-kit/1544-8051-microcontroller-mcu-learning-development-board-kit-robotics-bangladesh.html ↩

  7. https://semiengineering.com/evolution-of-the-mcu/ ↩↩↩

  8. https://en.unibetter-ic.com/best-microcontroller-for-robotics-2025/ ↩

  9. https://www.roboticlab.eu/homelab/en/microcontrollers ↩

  10. https://www.collegesidekick.com/study-docs/20016847 ↩

  11. https://community.nxp.com/t5/LPC-Microcontrollers/LPC17x-obsolescence-dates/m-p/1587298 ↩↩

  12. https://www.reddit.com/r/robotics/comments/1htdkpu/what_are_the_boards_used_in_creating_robots_are/ ↩

  13. https://www.youtube.com/watch?v=slMhPRnBVwM ↩

  14. https://www.rs-online.com/designspark/how-to-build-a-robot-with-an-arduino-and-8051-microcontroller ↩

  15. https://forum.digikey.com/t/seeking-guidance-on-selecting-microcontrollers-for-a-robotics-project/40816 ↩

  16. https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_robots ↩

  17. https://resources.pcb.cadence.com/blog/2020-what-is-an-mcu-and-how-do-microcontroller-units-work ↩

  18. https://www.reddit.com/r/embedded/comments/1i0bvu9/which_microcontrollers_are_most_used_in_each/ ↩

  19. https://thereader.mitpress.mit.edu/the-ancient-history-of-intelligent-machines/ ↩

  20. https://www.microcontrollertips.com/mcu-specification-considerations-for-robotics/ ↩