Vgrajena periferija mikrokontrolerja je strojna oprema, ki z minimalno uporabo programske opreme omogoča delovanje neke funkcije, ki je potrebna za normalno delovanje neke naprave po določenih zahtevah. V večini primerov so izhodni nivoji vgrajenih perifernih naprav v obliki logičnih signalov, katerih višina je odvisna od napajalne napetosti, ki se pri današnjih mikrokontrolerjih začne že pri 1,8 V. Te vhodne ali izhodne signale moramo skoraj v vseh primerih prilagoditi. Vhode prilagodimo logičnim nivojem in napajalni napetosti mikrokontrolerja, na izhode pa moramo priključiti vezja, ki bodo logične nivoje izhodnih signalov spremenila v signale, ki bodo lahko gnali posamezne sklope v napravi, ki jo krmilimo.
Vezja na vhodih
Digitalna integrirana vezja (kamor spadajo tudi mikrokontrolerji) le redko prenesejo na svojih vhodih napetosti, ki so več kot 0,7 V višje od njihove lastne napajalne napetosti, zato moramo z vhodnimi vezji zagotoviti, da ta nivo ne bo nikoli prekoračen. Najenostavna rešitev je uporovni delilnik s takšnim razmerju upornosti, da dobimo ustrezne padce napetosti, ki na nivoju mikrokontrolerja zanesljivo pomenijo eno od logičnih stanj. Vzemimo primer, da je napajalna napetost mikrokontrolerja 5 V, upravljamo pa ga z vhodnimi signali 12 V, na primer v avtomobilu. Vsaka vrata avtomobila imajo stikalo za vklop notranje luči, recimo da vse povežemo na naš mikrokontroler, poleg pa še luč prtljažnega prostora. Kaj bomo s temi signali počeli, je stvar naše inovativnosti, dejstvo pa je, da bo napetost logičnega nivoja »HI« (logična ena) 12 V, napetost logičnega nivoja »LO« pa 0 V (logična ničla). Narišimo vhodno vezje kot črno škatlico!
Razmerje upornosti uporov delilnika bo enako:
Rs/Rp=Vin/Vout, 12/5=2,4;
Rs=2,4*Rp in Rp=Rs/2,4
Vzemimo, da je upornost Rp enaka 920 Ohmov, potem je upornost Rs enaka 2,2k, kar sta standardni vrednosti. Kadar bo Vin enaka 12 V, bo Vout enaka 5 V. S tem smo prilagodili vhodne nivoje mikrokontrolerju, ki lahko na svojih vhodih prenese največ 5,5 V. Za popolno zaščito vhoda lahko vzporedno z uporom Rp vežemo še Zener diodo, ki bo poskrbela za to, da nivo na vhodu ne bo nikoli višji kot je nazivna prebojna napetost uporabljene Zener diode v zaporni smeri. Enak izračun je potreben za vsako drugo vrednost vhodnega signala in drugo vrednost napajalne napetosti mikrokontrolerja. Prilagam tabelo z vrednostmi elementov za 12, 18 in 24 V vhodnega signala in napajalne napetosti mikrokontrolerja 1,8 V, 3,3 V in 5 V.
Če na vhod priključimo le tipko, predstavlja vhodno vezje le upor, ki ga ne moremo jemati kot neko zapleteno vezje. Ta upor nam na vhodni priključek pripelje neaktiven logični signal, ki ga s pritiskom na tipko spremenimo v aktivnega. Na sliki 2 imamo prikazanih vhodni vezji z obema aktivnima stanjema. Še enkrat omenimo pull-up in pull-down upora. Dokler so logični nivoji vhodnih signalov omejeni z napajalno napetostjo mikrokontrolerja, nam še ni potrebno razmišljati o morebitni zaščiti njegovih vhodov, v drugih primerih pa moramo temu nameniti precejšnjo pozornost.
V primeru »A« je na vhod mikrokontrolerja prek upora trajno priključen visok (HI) logični nivo in dokler bomo v našem programu na tem vhodu prebrali HI stanje, tipka zanesljivo ni pritisnjena. Če tipko pritisnemo, bomo isti vhod (vhodni priključek) mikrokontrolerja povezali na maso, kar pomeni nizek logični nivo (LO). Če bomo stanje tega vhoda nekje v programu prebrali, bomo vedeli, da je tipka zanesljivo pritisnjena. V primeru »B« je ravno obratno; na vhodu imamo prek upora neprekinjeno nizek (LO) logični nivo, ob pritisku na tipko pa vhod neposredno povežemo z napajanjem, kar pomeni visok (HI) logični nivo.
V programu preberemo stanje vhoda v trenutku branja, hip za tem pa je lahko stanje že drugačno. Kako pogosto bomo brali stanje na vhodu je odvisno od tega, kako pomembno nam je zaznavanje spremembe stanja in kako pogosto se dogaja. Tipko na primer težko pritisnemo petkrat v sekundi, če pa štejemo vrtljaje motorja, je vrednost okrog 50 sprememb stanja na vhodu v eni sekundi čisto realna. Tipka je samo simbolična vhodna enota, ki zelo natančno ponazarja spremembo logičnega nivoja ob neki aktivnosti. Namesto tipke lahko priključimo tudi optosklopnik, fototranzistor, senzor gibanja (PIR) in tako naprej. 
Na sliki 3 sta shemi vezij s fototranzistorjem, ki nadomeščata tipki s slike 2. Tudi takšna so lahko vhodna vezja, saj podobno kot tipki zagotavljata nizko (LO) ali visoko (HI) logično stanje. S takšnim vezjem bi čisto preprosto spremljali število vrtljajev elektromotorja, ki bi ob vsakem vrtljaju prekinil snop svetlobe, ki sicer pada na fototranzistor in ki ga ves čas oddajata IR diodi (infrardeča svetloba). Spet imamo na izbiro dve vezji, bolj zato, da pokažemo, da je z mikrokontrolerji mogoče obravnavati obe vrsti logike, pozitivno in negativno. V praksi je običajno majhna izbira senzorjev, ki bi ustrezali vsem našim zahtevam (mehanskim, električnim, varnostnim) in poleg tega dali na izhodu še logični nivo, ki je nam »bolj logičen«. To je eden izmed tipičnih primerov, ko pred rešitvami z diskretnimi vezji raje dajemo prednost mikrokontrolerjem in obdelavi vhodnih signalov s programsko opremo. 
Podobno kot fototranzistor deluje tudi optosklopnik. Optosklopnik nam omogoča, da ostaneta dve različni vezji med seboj galvansko ločeni, kljub temu pa si lahko še vedno izmenjujeta signale, logična stanja in podatke prek optične povezave. Galvansko ločevanje je običajno med napravami, ki delujejo z različnimi napajalnimi napetostmi in pomeni, da napravi nimata skupne točke za izenačitev potencialov (mase), oziroma njuni masi nista na istem potencialu. Če med sabo povezujemo dve različni napravi, ju je zelo priporočljivo povezati na takšen način, po eni strani zaradi razdalje med napravama po drugi pa zaradi večje neobčutljivosti na motnje v bolj zahtevnih okoljih, saj ima povezava tokovni značaj (LED v optosklopniku). Spet sem narisal obe različici; vezavo z uporom v kolektorju, ki obrača logiko signala in vezavo z uporom v emitorju, ki signalu ne spreminja faze (slika 4). Prek optosklopnika potem logiko na primer 48 V napajanja pretvorimo v logične nivoje, ki jih glede na napajalno napetost razume tudi mikrokontroler.
Elektronika za začetnike – Programiranje mikrokontrolerjev IV (28)
2012_SE194_42
