مهندسی برق-الکترونیک
دانلود جزوات، کتاب ها، نرم افزار ها وآشنایی با مهندسی برق-الکترونیک
مهندسی برق-الکترونیک
دانلود جزوات، کتاب ها، نرم افزار ها وآشنایی با مهندسی برق-الکترونیکسیر تکاملی میکروکنترلر
اولین میکرو کنترلرها در اواسط دهه 1970 ساخته شدند. این میکرو کنترلرها در ابتدا پردازنده های ماشین حساب بودند که دارای حافظه برنامه کوچکی از نوع ROM ، حافظه داده از نوع RAM و تعدادی درگاه ورودی/خروجی بودند.
با توسعه فناوری سیلیکون ، میکرو کنترلرهای 8 بیتی قویتری ساخته شدند. در این میکرو کنترلرها علاوه بر بهینه شدن دستورالعمل ها، تایمر/شمارنده روی تراشه، امکانات وقفه و کنترل بهینه شده خطوط I/O نیز به آنها اضافه شده است.
حافظه موجود بر روی تراشه هنوز هم محدود می باشد و در بسیاری موارد کافی نیست. یکی از پیشرفتهای قابل توجه در آن زمان، قابلیت استفاده از حافظه EPROM قابل پاک شدن با اشعه ماورا بنفش، روی تراشه بود. این قابلیت، زمان طراحی و پیاده سازی سخت افزار را بطور محسوسی کاهش داد و نیز برای اولین بار امکان استفاده از میکرو کنترلر ها را در کاربردهایی که حجم تولید پایینی دارند، فراهم ساخت.
خانواده8051 در اوایل دهه 198? توسط شرکت اینتل معرفی گردید. از آن زمان تاکنون 8051 یکی از محبوبترین میکرو کنترلرها بوده و بسیاری از شرکتهای دیگر نیز به تولید آن اقدام کرده اند. در حال حاضر مدل های مختلفی از 8051 وجود دارد که در بسیاری از آنها امکاناتی نظیر مبدل آنالوگ به دیجیتال حجم نسبتاً بزرگ از حافظه برنامه و حافظه داده، مدولاتور عرض پالس (PWM) در خروجیها و حافظه فلش (Flash) که امکان پاک کردن و برنامه ریزی مجدد آن توسط سیگنالهای الکتریکی وجود دارد، تعبیه شده است.
میکرو کنترلرها اکنون به سمت 16 بیتی شدن در حرکت هستند. میکرو کنترلر های 16 بیتی، پردازنده هایی با کارایی بالا (نظیر پردازش سیگنالهای دیجیتال ) می باشند که در کنترل فرایندهای بلادرنگ و در مواردی که حجم زیادی از عملیات محاسباتی مورد نیاز است، به کار برده می شوند. بسیاری از میکرو کنترلرهای 16 بیتی، امکاناتی نظیر حجم زیاد حافظه برنامه و حافظه داده، مبدل های آنالوگ به دیجیتال چند کانالی، تعداد زیادی درگاه I/O ، چندین درگاه سریال، عملکردهای بسیار سریع ریاضی و منطقی و مجموعه دستورالعمل های بسیار قدرتمند با قابلیت پردازش سیگنال را دارا می باشند.
نکته: تعدادی از میکروکنترلرهای خانواده ی 8051 که دارای حافظه ی Flash هستند برای پروگرام شدن نیازی به پروگرامر ندارند و از طریق پورت موازی (پرینتر) قابل پروگرام شدن هستند.
میکرو کنترلر در اصطلاح به ریز پردازنده هایی گفته می شود که بجز CPU حداقل شامل سیستم های ورودی و خرو جی (I/o) حافظه و مدارات ارتباط با حافظه در داخل تراشه اصلی هستند و نیازی به مدارات واسطه بیرونی جهت ارتباط با سیستم های جانبی را ندارد. البته امکانات همه میکرو کنترلر ها هشابه و یکسان نمی باشد و برخی از میکرو کنترلر ها علاوه بر امکانات فو ق العاده شامل مبدل های دیجیتال به آنالوگ و آنالوگ به دیجیتال و یا حتی امکانات بیشتر و اختصاصی تر می باشند.
میکرو کنترلر MC68HC7058 ساخت شرکت MOTOROLA نمونه ای از میکرو کنترلر های مدرن می باشد که امروزه در ساختمان مانیتور های پارس از آن استفاده شده است. قلب این میکرو کنترلر را ریز پردازنده 6805 تشکیل می دهد و حافظه آن شامل 3.75 کیلو بایت حافظه ROM جهت ذخیره کردن نرم افزار اجرایی و 256 بایت حافظه RAM جهت ذخیره سازی مو قت می باشد.
نرم افزار ذخیره شده در حافظه این میکرو کنترلر تحت امتیاز شرکت هیوندای کره جنوبی بوده و قابل دسترسی یا دخل و تصرف ننی باشد و فقط مختص 15 اینج مدل HL -5870 می باشد. از و ضایف اصلی میک رو کنترلر می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- کنترل دکمه های جلوی مانیتور در صنعت ساخت
2- ایجاد ولتاژ های DC جهت کنترل قسمت های مختلف مدار
3-ارتباط با حامظه none volatile جهت ذخیره سازی و باز خوانی اطلاعات.
4- ارتباط با سیستم تغذیه جهت مدیریت توان مصرمی
5- ارتباط با سیستم مولد OSD
6- ارتباط با سیستم تنظیم گر خودکار
7- تنظیم اعو جاجات و تصحیح خطاها
8- مضناتیس جدایی
9- پردازش سیگنال های همزمانی
10- کنترل پیچش تصویر
تفاوت میکروپروسسور و میکروکنترلر:
میکروپرسسور یک پردازنده است و برای کار با آن، باید چیپ های حافظه و چیز های دیگری را به آن اضافه کرد این امکان به درد این میخورد که بر حسب کارمان حافظه مناسب و دیگر قطعات را مانند تایمرها و غیره به صورت بیشتری استفاده کنیم ولی مدار خیلی پیچیده میشود و از لحاظ هزینه هم هزینه بیشتر میشود به همین دلیل امروزه از میکروپرسسورها کمتر استفاده میشود اما این روزها میکرو کنترلر های جدید با حافظه های زیاد تعداد تایمر زیاد پورت های زیاد و تنوع بسیار زیاد آنها بر حسب این امکانات دست ما را باز گذاشته است تا دیگر میکروپرسسورها را فراموش کنیم.
بنابراین در اکثر سیستم ها از میکرو کنترلرها استفاده خواهیم کرد مگر سیستم هایی که نیاز به کنترل های پیچیده و قدرتهای بالا داشته باشد.
یک نمونه تجاری:
میکروکنترلر 8051
8051 اولین میکروکنترلری بود که توسط شرکت intel ساخته شد.اما بعدا intel این امکان را به دیگر شرکت ها داد که این میکروکنترلر را تولید کنند و شرکت هایی مانند ATMEL , PHILIPS،SIEMENS ، DALLAS و... به تولید این میکروکنترلر پرداختند.
یکی از شرکت هایی که به صورت گسترده به تولید این تراشه پرداخت ATMEL بود که مدل های مختلف میکروکنترلر ساخت.
اگربخواهیم به صورت کلی سیر پیشرفت این نوع میکروکنترلر رو در نظر بگیریم اولین میکروکنترلر هایی که ساخته شد با جدیدترین میکروکنترلرهای 8051 که الان تولید میشود با توجه به این پیشرفت شگفت در تمام زمینه ها که صنایع دیگر در دنیا دارند پیشرفت زیادی ندارد به طور مثال AT89S5X که میکروکنترلر 8051 جدید ساخت ATMEL است نسبت به مدل های اولیه 8051 پیشرفت آنچنانی ندارد. امکانات این میکرو نسبت به AVR و PIC قابل مقایسه نیست . به صورتی که که همین مدل جدید 8051 تقریبا حافظه ای برابر یک صدم (0.001 ) میکروکنترلر های AVR را دارد و سرعتش 4 برابر کمتر از میکروکنترلر های PIC و 12 بار کمتر از میکروکنترلر های AVR است . از لحاظ امکانات دیگر هم چنین ضعفی احساس میشود. اما برای کارهای ساده تر که پیچیدگی زیادی در آن نباشد به خاطر قیمت بسیار پایینی که این میکروکنترلر دارد بسیار مناسب است.
این میکرو کنترلر از زبان اسمبلی و C پشتیبانی میکند که زبان برنامه نویسی اصلی آن اسمبلی است که واقعا نوشتن با این زبان برنامه نویسی نسبت به زبان های برنامه نویسی دیگر هم مشکل تر و هم طولانی تر است. در کل این میکروکنترلر امروزه دیگر توانای رقابت با AVR و PIC رو ندارد و امروزه رقابت اصلی بین این دو میکروکنترلر است.
تمام میکروکنترلرهای بازار یکی این 5 تا هستنند:
1) 8051
2) Pic
3) Avr
4) 6811
5) Z8
منبع:دانشنامه مرجع مهندسی ایران
