Ein Mikrocontroller ist ein kompakter Ein-Chip-Rechner, der Prozessor, Arbeitsspeicher und Anschlüsse für Sensoren und Aktoren in einem einzelnen Bauteil vereint und für eine konkrete Steuerungsaufgabe ausgelegt ist.
Auch genannt: MCU
Während ein klassischer Prozessor in einem PC oder Smartphone möglichst viele unterschiedliche Aufgaben erledigen soll, ist ein Mikrocontroller auf eine begrenzte, meist wiederkehrende Steuerungsaufgabe zugeschnitten. Er vereint auf einem einzigen Chip alles, was dafür nötig ist: eine Recheneinheit, etwas Speicher sowie Ein- und Ausgänge, über die er Signale von Sensoren empfängt und Aktoren ansteuert.
Ein Mikrocontroller führt ein festes, meist kleines Programm aus, das dauerhaft im eingebauten Speicher abgelegt ist. Über seine Ein- und Ausgänge liest er Messwerte externer Sensoren ein, verarbeitet sie nach einfachen Regeln und steuert darauf basierend angeschlossene Aktoren an – etwa einen Motor oder eine Anzeige. Anders als ein Allzweckrechner läuft dabei meist kein vollständiges Betriebssystem, sondern nur eine schlanke Steuerungslogik, die auf minimalen Energieverbrauch und Zuverlässigkeit ausgelegt ist.
Eine Waschmaschine enthält einen Mikrocontroller, der Wasserstand, Temperatur und Programmablauf steuert: Er liest Sensordaten aus der Trommel und dem Wasserzulauf und schaltet darauf basierend Heizung, Pumpe und Motor gezielt ein und aus.
Mikrocontroller stecken in Haushaltsgeräten, Fahrzeugen, Industriemaschinen, Spielzeug und vernetzten Sensoren – überall dort, wo eine feste, begrenzte Steuerungsaufgabe zuverlässig und kostengünstig erledigt werden muss. Sie bilden häufig das „Gehirn“ eingebetteter Systeme.
Ein Mikrocontroller ist keine vereinfachte Variante eines PC-Prozessors, sondern für einen grundsätzlich anderen Einsatzzweck konstruiert: begrenzte, spezialisierte Aufgaben statt vielseitiger Allzweckverarbeitung. Er sollte auch nicht mit einem vollständigen Ein-Chip-System verwechselt werden, das üblicherweise deutlich mehr Funktionsblöcke integriert und für leistungsfähigere Geräte wie Smartphones ausgelegt ist.
Nicht zu verwechseln mit dem Prozessor: Dieser ist auf vielseitige, wechselnde Rechenaufgaben in Allzweckcomputern ausgelegt, während der Mikrocontroller eine feste, begrenzte Steuerungsaufgabe erfüllt. Ebenfalls abzugrenzen ist das System-on-a-Chip: Es integriert deutlich mehr Funktionsblöcke – etwa Grafikeinheit und Mobilfunkmodem – für leistungsfähigere Endgeräte, während ein Mikrocontroller bewusst einfacher gehalten ist.