ميكروكنترل

کلمه ميکروکنترلر:

اين کلمه از دو کلمه 1- ميکرو 2-کنترلر تشکيل شده

1-ميکرو : ميدانيد که اين يک واحد يوناني است و برابر با 10 به توان منفي 6 متر است. يعني يک مليونيوم متر واحده خيلي کوچكي است .ولي واحدهاي خيلي کوچيکتر از اين هم داريم که در الکترونيک مورد استفاده قرار ميگيرند .

2-کنترلر : که همه معني و مفهوم آنرا ميدانيد . يعني کنترل کننده به تعبيري يعني "مغز " البته بدون تفکر فقط دستوراتي که به ان داده ميشه به نحو احسن انجام ميدهد.

حالا نحوه انجام دادن کار ميکروکنترلر را به صورت کلي بررسي ميکنيم :

تا حالا همه شما با ماشين حساب کار کرده ايد تا حالا به نحوه کار کردن آن فکر کرده ايد اطلاعات شما را که همان عمليات رياضي است به وسيله صفحه کليد به آن ميدهيد بعد ماشين حساب اين اطلاعات را بر مبناي دستوراتي که قبلا به اان داده شده پردازش ميکند و جواب را رويlcd نمايش ميدهد. در واقع يک ميکروکنترلر برنامه ريزي شده به عنوان مغز ماشين حساب اين اطلاعات يا داده را از صفحه کليد ميگيرد روي آنها پردازش انجام ميدهد و بعد بر روي lcd نمايش ميدهد.

کار ميکروکنترلر دقيقا مشابه اين است ميکرو کنترلر بر مبناي يک سري ورودي که به آن داده ميشود مثلا اين ورودي از يک سنسور دما باشد که درجه حرارت را بيان ميكند يا از هر چيز ديگه مثل صفحه کليد بر مبناي اين ورودي ها و برنامه اي که قبلا ما به آن داده ايم خروجي خود را تنظيم ميکند که ممکنه خروجي آن يک موتور باشد يا يک lcd يا هر چيز ديگري که با الکتريسيته کار کند. حالت ديگري هم ميتواند باشد که فقط ميکروکنترلر بر مبناي برنامه اي که به آن داديم عمل کند و خروجي خود را فقط بر اساس برنامه بگيرد.

ساختمان داخلي ميکروکنترلر:

کامپيوتري که الان بر روي ان کار انجام ميدهيد داراي يک پردازنده مرکزي به نام cpu که از کنار هم قرار گرفتن چندين مليون ترانزيستور تشکيل شده و بر روي اطلاعات پرداژش انجام ميدهد . ميکرو کنترلر هم عينا داراي يک پردازنده مرکزي به نام cpu است که دقيقا کار cpu کامپيوتر رو انجام ميدهد با اين تفاوت که قدرت و سرعت پردازشش از cpu کمتر مي باشد که به آن ميکروپرسسور ميگويند در بخش بعدي فرق ميکرو پرسسور و ميکروکنترلر را بررسي ميکنيم. ميکروکنترلر علاوه بر cpu داراي حافظه است که ما برنامه اي که به آن ميديم در آن قرار بگيرد در کنار حافظه در ميکروکنترلرهاي امروزي تايمرها براي تنظيم زمان کانتر ها براي شمردن کانال هاي آنالوگ به ديجيتال پورت هاي براي گرفتن و دادن اطلاعات تشکيل شده و همه اينها در يک چيپ قرار گرفته که تکنولوژي جديد آنرا داخل يک تراشه به اندازه يک سکه قرار داده اند.

تفاوت ميکروپروسسور و ميکروکنترلر:

ميکروپرسسور همانطور که گفته شد يک پردازنده است و براي کار بايد به آن چيپ هاي حافظه و چيز هاي ديگري را به آن اضافه کرد اين امکان به درد اين ميخورد که بر حسب کارمان حافظه مناسب و ديگر قطعات را مانند تايمرها و غيره به صورت بيشتري استفاده کنيم ولي مدار خيلي پيچيده ميشود و از لحاظ هزينه هم هزينه بيشتر ميشود به همين دليل امروزه از ميکروپرسسورها کمتر استفاده ميشود اما اين روزها ميکرو کنترلر هاي جديد با حافظه هاي زياد تعداد تايمر زياد پورت هاي زياد و تنوع بسيار زياد انها بر حسب اين امکانات دست ما را باز گذاشته است تا ديگر ميکروپرسسورها را فراموش کنيم.

عيب ميکروکنترلر:

ميکروکنترلر با اين همه مزايا که گفتيم داراي يک عيب کوچيک است .و آن سرعت پايين است آيا سرعتي معادل يک مليونيوم ثانيه سرعت کمي است ؟ سرعت کمي نيست ولي يک مثال شايد بحثو بهتر باز کند .

يک گيت منطقي رو در نظر بگيرين که با توجه به ورودي خروجي خود را تنظيم مکنه سرعت عمل اين گيت منطقي 10 به توان منفي 9 ثانيه است يعني نانو ثانيه ولي اگر ما بخواهيم اين گيت رو با ميکروکنترلر کار کنيم سرعتي معادل ميکرو ثانيه داريم پس از لحاظ سرعت براي کاربردهاي خيلي محدودي ميکروکنترلر مناسب نيست.

حالا اين ميکروکنترلر را با اين همه کاربرد در چه زماني ساخته شده است؟

در سال 1971 ميلادي شرکت اينتل اولين ميکروکنترلر را ساخت و اولين ميکروکنترلر را با نام 8080 در اوايل سال 1980 روانه بازار کرد .همين شرکت اينتل که الان در ساخت cpu يکه تاز دنياست .اما بعدا اين امتياز رو به شرکت هاي ديگري واگذار کرد و شرکت هاي زيادي در حال حاضر ميکروکنترلر هاي مختلف توليد ميکنند .

معرفي انواع ميکروکنترلر

تمام ميکروکنترلرها جزء اين 5 قسمت هستنند:

1)8051

2)Pic

3)Avr

4)6811

5)Z8

البته مدل هاي 6811 ساخت شرکت موتورلا و z8 ساخت شرکت زايلوگ حداقل در ايران خيلي کم استفاده مي شوند و رقابت اصلي بين سه نوع ديگر است.

تا به امروز هر ميکروکنترلري که ساخته شده زير مجموعه يکي از اين5 نوع است. البته کارخانه هاي خيلي زيادي با مارک هاي مختلف ميکرو کنترلر توليد ميکنند ولي همه آنها زير مجموعه يکي از اين 5 قسمت هستنند .شما براي هر کدام از اين5 نوع ميکروکنترلر ميتوانيد ميکروکنترلر هاي مختلفي از شرکت هاي مختلفي را پيدا کنيداما خوشبختانه همه ميکروکنترلر هايي که جزء هر کدام از 5 نوع بالا باشند از يک برنامه پيروي ميکنند. بدين معنا که اگر شما کار با يکي از مدل هاي آن ميکرو را ياد گرفته باشيد مثل اينکه کار با تمام ميکروکنترلرهاي آن نوع را ياد گرفته ايد.مثلا شما اگر با يکي از مدل هاي ميکروکنترلر avr مثلا atmega8 را ياد گرفته باشيد ديگر با صد ها مدل ديگر ميکروکنترلر avr مشکلي نداريد وتقريبا بدون هيچ مشکلي ميتوانيد با ديگر مدل هاي اين ميکروکارکنيد .

اما يك مشکل که در ميکروکنترلر ها وجود دارد اين است که اين5 نوع از لحاظ برنامه نويسي به هيچ وجه با هم ديگر سازگاري ندارند . به طور مثال اگر شما ميکروکنترلر هاي avr و 8051 را کامل ياد گرفته باشيد حتي ساده ترين برنامه رو روي يک ميکروکنترلر pic نميتوانيد اجرا کنيد. واين يکي از بزرگترين عيب و مشکل براي ياد گيري ميکرو است .بنابراين از همون اول بايد يک انتخاب درست داشته باشيد و ميکروکنترلر مناسب را برگزينيد تا با يادگيري آن ميکروکنترلر بتوانيد بعدا به سادگي پروژه هاي خود را اجرا کنيد .. برنامه نويسي آي سي هاي سري atmel‌ كه bascom نام دارد برنامه نويسي شده است .

قطعه ای که این روزها دارد جای خود را در خیلی از وسایل الکتریکی باز میکند .از تلفن گرفته تا موبایل از ماوس لیزری که الان دستتان روی آن است و دارین باهاش کامپیوتر رو کنترل میکنید تا هر وسیله ای که بتوان پیچیدگی رو در اون دید میتونید یک میکروکنترلر رو ببینید .

لينكها

آموزش