اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها دارای ۴۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها :

اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها

مقدمه:

از آنجایی که ساخت و ارائه پروژه یکی از مهمترین ارکان تحصیل یک دانشجو در رشته الکترونیک میباشد لذا انتخاب و ارائه پروژه ای متناسب با رشته تحصیلی بسیار شایان اهمیت است.

پروژه ای که در اینجا به بررسی آن می‎پردازیم به ما این امکان را می‎دهد که اطلاعات را در باند ۴۳۳M بین دو میکروکنترلر انتقال دهیم این کار بصورت بی سیم و بدون استفاده از پورت سریال صورت گرفته ما در این پروژه ابتدا از ماژولهای RF استفاه کردیم اما به دلیل ساخت نامناسب آنها و فرکانس بالایی که ما در آن کار می کردیم شاهد نویزهایی بودیم که نتیجه دلخواه را به ما نمی داد بنابراین برای اخذ نتیجه بهتر تصمیم بر استفاده ازکیتهای PT گرفتیم. PT ها به ما این امکان را می دادند که با کد کردن اطلاعات در برد فرستنده آنها را بدون هیچ پارازیتی درگیرنده ببینیم البته برنامه نویسی مربوط به PT ها نقش مهمی را در این امر ایفا می‎کند که ما در پیوست برنامه فرستنده و گیرنده را خواهیم دید.

بدین ترتیب هر عددی که ما در برد و فرستنده بوسیله کیبرد انتخاب می کنیم پس از نمایش روی LCD بوسیله pt22 کد می‎شود و به برد گیرنده فرستاده می‎شود pt22 وظیفه Dcode کردن دیتا را به عهده دارد و پس از بازگشایی کد میکرو آن را روی LCD نمایش می‎دهد.

اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها
فهرست مطالب

مقدمه

فصل ۱: اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها

فصل ۲: اصول و نحوه عملکرد فرستنده ها و گیرنده های رادیویی

فصل ۳: مدار فرستنده و گیرنده

فصل اول :

اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها

۱-۱) آشنایی با میکروکنترلرها

گر چه کامپیوترها تنها چند دهه ای است که با ما همراهند، با این حال تأثیر عمیق آنها بر زندگی ما با تأثیر تلفن، اتومبیل و تلویزیون رقابت می کنند … تصور ما از کامپیوتر معمولاً «داده پردازی» است که محاسبات عددی را بطور خستگی ناپذیر انجام می‎دهد.

ما کامپیوترها را به عنوان جزء مرکزی بسیاری از فرآورده های صنعتی و مصرفی از جمله درسوپرمارکت ها،‌ داخل صندوق های پول و ترازو، در اجاق ها و ماشین های لباسشویی،‌ ساعتهای دارای سیستم خبر دهنده و ترموستات ها، VCR ها و … در تجهیزات صنعتی مانند مته های فشاری و دستگاه های حروفچینی نوری می یابیم. در این مجموعه ها کامپیوترها وظیفه «کنترل» را در ارتباط با «دنیای واقعی»، برای روشن و خاموش کردن وسایل و نظارت بر وضعیت آنها انجام می دهند. میکروکنترلرها (برخلاف ریزکامپیوترها و ریز پرازنده ها) اغلب در چنین کاربردهایی یافت می‎شوند.

با این که بیش از بیست سال از تولد ریزپردازنده ها نمی گذرد، تصور وسایل الکترونیکی و اسباب بازیهای امرزوی بدون آن کار مشکلی است. در ۱۹۷۱ شرکت اینتل، ۸۰۸۰ را به عنوان اولین ریزپردازنده موفق عرضه کرد.

مدت کوتاهی پس از آن شرکت موتورولا، RCA و سپس تکنولوژی MOS و شرکت زایلوگ انواع مشابهی را به ترتیب به نامهای ۶۸۰۰ و ۱۸۰۱ و ۶۵۰۲ و Z80 عرضه کردند. گر چه این IC ها (مدارهای مجتمع) به خودی خود فایده ای زیادی نداشتند اما به عنوان بخشی از یک کامپیوتر تک بورد یا SBC ، به جزء مرکزی فرآورده های مفیدی برای آموزش طراحی با ریزپردازنده ها تبدیل شدند. از این SBC ها که به سرعت به آزمایشگاه های طراحی در کالج ها و شرکهای الکترونیک راه پیدا کردند می‎توان برای نمونه از D2 ساخت موتورولا، KIM-1 ساخت Mos Technology و SCK-85 متعلق به شرکت اینتل نام برد.

«ریزکنترلگر» قطعه ای شبیه به ریز پردازندها ست در ۱۹۷۶ اینتل ۸۷۴۸ را به عنوان اولین قطعه ی خانواده ی ریزکنترلرگرهای MCS-48^TM معرفی کرد. ۸۷۴۸ با ۱۷۰۰۰ ترانزیستور در یک مدار مجتمع شامل یک CPU ، ۱ کیلوبایت EPROM ، ۶۴ بایت RAM ،‌27 پایه ورودی – خروجی (I/O) ویک تایمر ۸ بیتی بود.

این IC و دیگر اعضای MCS-48^TM که پس از آن آمدند، خیلی زود به یک استاندارد صنعتی در کاربردهای کنترل گرا تبدیل شدند. جایگزین کردن اجزاء الکترومکانیکی در فرآورده هایی مثل ماشینهای لباسشویی و چراغ های راهنمایی از ابتدای کار یک کاربرد مورد توجه برای این میکروکنترلرها بودند و همین طور باقی ماندند. دیگر فرآورده هایی که در آنها می‎توان میکروکنترلر را یافت عبارتند از اتومبیلها، تجهیزات صنعتی، وسایل سردرگمی و ابزارهای جانبی کامپیوتر (افرادی که یک PC از IBM دارند کافی است به داخل صفحه کلید نگاه کنند تا مثالی ازیک میکروکنترلر را در یک طراحی با کمترین اجزاء ممکن ببینند).

توان ، ابعاد و پیچیدگی میکروکنترلرها با اعلام ساخت ۸۰۵۱ یعنی اولین عضو خانواده میکروکنترلر MCS-51^TM در ۱۹۸۰ توسط اینتل پیشرفت چمشگیری کرد. در مقایسه با ۸۰۸۴ این قطعه شامل بیش از ۶۰۰۰۰ ترانزیستور، ۴K بایت ROM ،‌128 بایت RAM ، ۳۲ خط I/O، یک درگاه سریال و دو تایمر ۱۶ بیتی است که از لحاظ مدارات داخلی برای یک IC ، بسیار قابل ملاحظه است.

امروزه انواع گوناگونی از این IC وجو ددارند که به طور مجازی این مشخصات را دو برابر کرده اند. شرکت زیمنس که دومین تولید کننده قطعات MCS-51^TM است ، SAB 80515 را بعنوان یک ۸۰۵۱ توسعه یافته در یک بسته ی ۶۸ پایه با ۶ درگاه (پورت) I/O بیتی، ۱۳ منبع وقفه و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال با ۸ کانال ورودی عرضه کرده است. وخانواده ی ۸۰۵۱ به عنوان یکی از جامعترین و قدرتمندتر ین میکروکنترلرهای ۸ بیتی شناخته شده و جایگاهش را به عنوان یک میکروکنترلر مهم برای سالهای آینده یافته است.

۲-۱) مقایسه ی ریزپردازنده ها با میکروکنترلرها

فرق یک میکروکنترلر با یک پردازنده چیست؟ با این سوال از سه جنبه می‎توان برخورد کرد:

۱-۲-۱) معماری سخت افزار

در حالی که ریزپردازنده یک CPUی تک تراشه ای است، میکروکنترلر در یک تراشه ی واحد شامل یک CPU و بسیاری از مدارات لازم برای یک سیستم میکروکامپیوتری کامل است. اجزای داخل خط چین بخش کاملی از اغلب IC های میکروکنترلر هستند (شکل ۲-۱). علاوه بر CPU میکروکنترلرها شامل ROM, RAM یک رابطه سریال، یک رابط موازی، تایمر و مدارات زمان بندی وقفه هستند که همگی در یک IC قرار دارند. البته مقدار RAM روی تراشه حتی به میزان آن در یک سیستم میکروکامپیوتری کوچک هم نمی رسد ولی این مساله محدودیتی ایجاد می‎کند برای کاربردهای میکروکنترلر بسیار متفاوت است.

یک ویژگی مهم میکروکنترلرها، سیستم وقفه موجود در آنهاست. میکروکنترلرها به عنوان ابزارهای کنترلرگرا، اغلب برای پاسخ بی درنگ به وقفه ها – محرک های خارجی- مورد استفاده قرار می گیرند، یعنی باید در پاسخ به یک «اتفاق» سریعا یک فرآیند را معوق گزارده، به فرآیند دیگر بپردازند. باز شدن در یک اجاق مایکروو مثالی است ازیک اتفاق که ممکن است باعث ایجاد یک وقفه در یک سیستم میکروکنترلری شود. البته اغلب ریزپردازنده ها می‎توانند سیستم های وقفه ی قدرتمندی را به اجرا بگذارند اما برای این کار معمولاً به اجزای خارجی نیاز دارند. حال آنکه مدارات روی یک تراشه ی یک میکروکنترلر شامل تمام مدارات مورد نیاز برای به کارگیری وقفه ها است.

۲-۲-۱) کاربردها

ریزپردازنده ها اغلب به عنوان CPU در یک سیستم میکروکامپیوتری به کار می روند ولی میکروکنترلرها در طراحی های کوچک با کمترین اجزاء ممکن که فعالیت کنترلرگرا انجام می دهند نیز یافت می‎شوند. این طراحی ها در گذشته با چند ودجین و یا حتی صدها IC دیجیتال انجام می شد و اکنون یک میکروکنترلر می‎تواند در کاهش تعداد کل اجزاء کمک کند. آنچه مورد نیاز است شامل یک میکروکنترلر تعداد کمی اجزاء پشتیبان و یک برنامه کنترلی در ROM می‎باشد. میکروکنترلرها برای «کنترل» ابزارهای I/O در طراحی هایی با کمترین تعداد اجزاء ممکن مناسبند، حال آنکه ریزپردازنده ها مناسب «پردازش» اطلاعات در سیستم های کامپیوتری مناسبند.

۳-۲-۱) ویژگی های مجموعه ی دستور العمل ها

بدلیل تفاوت در کاربردها، مجموعه دستورالعمل های مورد نیاز برای میکروکنترلر تا حدودی با ریزپردازنده ها تفاوت دارد. مجموعه دستور العملهای ریزپردازند ها بر عمل پردازش تمرکز یافته اند و در نتیجه دارای روشهای آدرس دهی قدرتمند به همراه دستور العمل هایی انجام عملیات روی حجم زیاد داده هستند.

دستور العمل ها روی چهاربیت ها، بایت ها، کلمه ها یا حتی کلمات مضاعف عمل می کنند. روش های آدرس دهی با استفاده از فاصله های نسبی و اشاره گرهای آدرس، امکان دسترسی به آرایه های بزرگ داده را فراهم می کنند. حالتهای افزایش یک واحدی اتوماتیک و کاهش یک واحدی اتوماتیک، حرکت گام به گام روی بایت ها، کلمه ها و کلمه های مضاعف را در آرایه ها آسان می کنند. دستور العمل های رمزی نمی توانند در داخل برنامه ی کاربردی اجرا شوند و بسیاری ویژگی های دیگر از این قبیل.

از سوی دیگر میکروکنترلرها ، مجموعه دستور العمل هایی مناسب برای کنترل ورودیها و خروجی ها دارند. ارتباط بسیاری از ورودی ها و خروجی ها تنها نیازمند یک بیت است. برای مثال یک موتور می‎تواند توسط یک سیم پیچ که توسط یک درگاه خروجی یک بیتی، انرژی دریافت می‎کند روشن و خاموش شود. میکروکنترلرها دستور العمل هایی برای ۱ کردن و ۰ کردن بیت های جداگانه دارند و دیگر عملیات روی بیت ها مثل OR ،‌AND یا EXOR کردن منطقی بیت ها، پرش در صورت ۱ یا ۰ بودن یک بیت و مانند آنها را نیز انجام می دهند. این ویژگی مفید به ندرت در ریزپردازنده ها یافت می‎شود زیرا آنها معمولاً برای کار روی بایت ها یا واحدهای بزرگتر داده طراحی می‎شوند.

میکروکنترلرها ، برای کنترل و نظارت بر ابزارها (شاید توسط یک رابط تک بیتی)، مدارات داخلی و نیز دستور العملهایی برای عملیات ورودی – خروجی زمان بندی اتفاقات و فعال کردن و تعیین اولویت کردن وقفه های ناشی از محرک های خارجی دارند. ریزپردازنده ها اغلب به مدارات اضافی ( IC های رابط سریال، کنترل کننده های وقفه، تایمرها و غیره) برای انجام اعمال مشابه نیاز دارند. با این همه در قدرت پردازش محض، یک میکروکنترلر هرگز به میکروپروسسور نمی رسد (اگر در بقیه موارد هم یکسان باشند) زیرا بخش عمده «فضای واقعی» IC میکروکنترلر صرف تهیه امکانات روی تراشه می‎شود، البته به قیمت کاهاش توان پردازش.