Search
Generic filters
معرفی انواع میکروکنترلر ها و کاربرد آن در برد الکترونیک

معرفی انواع میکروکنترلر ها و کاربرد آن در برد الکترونیک


معرفی انواع میکروکنترلر ها و کاربرد آن در برد الکترونیک : میکروکنترلر یک کامپیوتر کوچک، کم هزینه و مستقل روی یک تراشه است که می تواند به عنوان یک سیستم تعبیه شده استفاده شود. میکروکنترلر از دو بخش میکرو به معنای یک واحد ریاضی یونانی بسیار کوچک و کنترلر یعنی کنترل کننده تشکیل شده است. میکروکنترلر ها از واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه RAM و ROM، پورت های ورودی و خروجی، تایمر، وقفه، مبدل آنالوگ به دیجیتال، مبدل دیجیتال به آنالوگ و رابط کاربری سری ساخته شده اند.

آموزش PLC

میکروکنترلرها معمولاً باید نیازهای کم مصرف داشته باشند زیرا بسیاری از دستگاه‌هایی که کنترل می‌کنند با باتری کار می‌کنند. میکروکنترلرها در بسیاری از لوازم الکترونیکی مصرفی، موتورهای خودرو، تجهیزات جانبی کامپیوتر و تجهیزات تست یا اندازه گیری استفاده می شوند.

در ادامه به تقسیم بندی و انواع میکروکنترلر ها و هم چنین کاربرد و زبان مورد استفاده برای برنامه نویسی هر یک از میکروکنترلر ها می پردازیم.

معرفی انواع میکروکنترلر ها و کاربرد آن در برد الکترونیک

تقسیم بندی میکروکنترلر ها

شرکت های مختلفی اقدام به طراحی و تولید انواع میکروکنترلر ها بسته به نیاز مشتری نموده اند. از تولید کنندگان اصلی میکروکنترلر ها می توان به شرکت های ATMEL و ARM اشاره نمود. میکروکنترلر ها بر اساس ویژگی های متفاوتی تقسیم بندی شده و کاربر با توجه به نوع استفاده از انواع مختلف آن ها استفاده می کند. میکروکنترلر ها بر اساس ویژگی های زیر تقسیم بندی می شوند که در ادامه با هر یک از آن ها آشنا خواهیم شد:

  • اندازه بیت
  • حافظه
  • مجموعه دستور العمل ها
  • ساختار حافظه

تقسیم بندی میکروکنترلر ها بر اساس اندازه بیت

میکروکنترلر ها بر اساس اندازه بیت به دسته های 8 بیتی، 16 بیتی و 32 بیتی تقسیم بندی می شوند. در میکروکنترلر 8 بیتی، گذرگاه داده از 8 خط داده تشکیل شده و به همین ترتیب میکروکنترلر های 16 بیتی و 32 بیتی از  16 و 32 خط داده استفاده می کنند. نمونه میکروکنترلر های 8 بیتی شامل Intel 8031/8051  بوده که عملیات ریاضی و منطقی را اجرا می کند. میکروکنترلر های 16 بیتی مانند Intel 8096 نسبت به میکروکنترلر 8 بیتی دقت و ظرافت بیشتری داشته و میکروکنترلر های 32 بیتی نوع پیشرفته تر میکروکنترلر ها بوده که در ماشین های اداری، تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند.

تقسیم بندی میکروکنترلر ها بر اساس حافظه

حافظه ها در میکروکنترلر ها به منظور ذخیره برنامه ها و داده ها  مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از نمونه های میکروکنترلر ها در تقسیم بندی بر اساس حافظه، میکروکنترلر های حافظه توکار و جاسازی شده بوده که حافظه در ساختار داخلی میکروکنترلر تعبیه شده است. میکروکنترلر 8051 دارای تمام حافظه های برنامه و داده، شمارنده ها و تایمرها، وقفه ها، پورت های ورودی/خروجی می باشد.

نوع دوم میکروکنترلر ها در دسته بندی بر اساس حافظه، میکروکنترلر های حافظه خارجی بوده که در این میکروکنترلر حافظه روی تراشه قرار نداشته و از حافظه های RAM،ROM  و نمونه های دیگر در کنار میکروکنترلر استفاده می شود. یک نمونه از میکروکنترلر های حافظه خارجی میکروکنترلر 8031 می باشد.

حافظه میکروکنترلر ها از 4 بیت تا 4 مگابایت متغیر بوده و برای کاربرد های متنوع مورد استفاده قرار می گیرند.

تقسیم بندی میکروکنترلر ها بر اساس مجموعه دستورالعمل ها

مجموعه دستورالعمل ها در دو نوع RISC و CISC وجود دارد. CISC مجموعه دستورات پیچیده بوده که کاربر با استفاده از آن می تواند یک دستورالعمل را جایگزین چندین دستورالعمل ساده کند. در مقابل RISC دستورالعمل های کاهش یافته می باشد که با کوتاه نمودن تایمر، زمان انجام دستورالعمل ها را کم می کند.

تقسیم بندی میکروکنترلر ها بر اساس ساختار حافظه

میکروکنترلر ها بر اساس ساختار حافظه به دو نوع میکروکنترلر معماری هاروارد و میکروکنترلر معماری Princeton  نفسیم می شوند.

زمانی که یک واحد میکروکنترلر فضای آدرس حافظه متفاوتی برای برنامه و حافظه داده دارد، میکروکنترلر دارای معماری حافظه هاروارد در پردازنده است. زمانی که یک میکروکنترلر یک آدرس حافظه مشترک برای حافظه برنامه و حافظه داده دارد، میکروکنترلر دارای معماری حافظه پرینستون در پردازنده است.

انواع میکروکنترلر ها و کاربرد آن ها

میکروکنترلر ها بسته به کارکرد مورد استفاده به انواع زیر تقسیم می شوند:

  • میکروکنترلر 8051
  • میکروکنترلر PIC
  • میکروکنترلر AVR
  • میکروکنترلر ARM

در ادامه با هر یک از این میکروکنترلر ها، کاربرد و زبان برنامه نویسی مورد استفاده در هر یک از آن ها آشنا خواهیم شد.

میکروکنترلر 8051

میکروکنترلر 8051 یک میکروکنترلر هشت بیتی است که در سال 1981 توسط شرکت اینتل راه اندازی شد. میکروکنترلر های  8051 از  پرکاربردترین نوع میکروکنترلر ها بوده که با پیشرفت تکنولوژی، نمونه های جدید تر این خانواده روانه بازار شدند. دو عضو دیگر خانواده میکروکنترلر های 8051 عبارتند از میکروکنترلر 8052 و میکروکنترلر 8031.

میکروکنترلر 8052 علاوه بر تمام ویژگی های میکروکنترلر 8051، از سه تایمر و حافظه RAM 256 بایتی تشکیل شده است. میکروکنترلر 8031  علاوه بر دارا بودن ویژگی های خانواده 8051، از ROM کمتری برخوردار می باشد.

کاربرد میکروکنترلر 8051

میکروکنترلر های 8051  به دلیل استفاده آسان، در زمینه های متنوعی از جمله مدیریت انرژی، صفحه نمایش لمسی، خودرو ها و دستگاه های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند.

زبان برنامه نویسی میکروکنترلر 8051

میکروکنترلر های 8051 قابلیت برنامه نویسی به زبان های ساده اسمبلی و C را دارند.

میکروکنترلر PIC

میکروکنترلر های PIC به پیک معروف بوده و یک رابط جانبی است که توسط تکنولوژی میکروالکترونیک ارائه شده است. میکروکنترلر های PIC که مخفف Peripheral Interface Controller بوده به دلیل دسترسی گسترده، هزینه کم و قابلیت برنامه نویسی سریال مورد توجه صنعتگران و علاقه مندان این حوزه قرار گرفته است.میکروکنترلر PIC

کاربرد میکروکنترلر PIC

میکروکنترلرهای PIC در برنامه‌های کاربردی جدید مانند گوشی‌های هوشمند، لوازم جانبی صوتی و  بازی‌های ویدیویی، رباتیک، اسباب بازی ها و دستگاه ‌های پزشکی پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند.

هم چنین میکروکنترلر PIC به عنوان یک مینی کامپیوتر کامل می تواند یک سروموتور را برای کنترل بازوی ربات برنامه ریزی کند.

زبان برنامه نویسی میکروکنترلر PIC

میکروکنترلر های PIC را می توان بدون اطلاع از ثبات های آن با یک زبان برنامه نویسی سطح بالا راه اندازی کرد. به منظور استفاده آسان از میکروکنترلر های PIC می توان از زبان های سطح بالا مانند C، Basic و حتی Pascal استفاده کرد.زبان برنامه نویسی میکروکنترلر PIC

میکروکنترلر AVR

میکروکنترلر AVR که با نام Advanced Virtual RISC نیز شناخته می شود، یک میکروکنترلر تراشه انفرادی 8 بیتی RISC معماری هاروارد است. در سال 1966 توسط Atmel اختراع شد. معماری هاروارد نشان می دهد که برنامه و داده ها در فضاهای مختلف جمع شده و به طور همزمان مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهم ترین خانواده های میکروکنترلرها بود که از حافظه فلش روی تراشه برای ذخیره برنامه استفاده می کند.

کاربرد میکروکنترلر AVR

میکروکنترلر های AVR در بسیاری از وسایل برقی که به صورت اتوماتیک کنترل می شوند، مانند ماشین لباسشویی، مایکروفر، پرینتر و اسباب های دارای ریموت کنترل کاربرد دارند. از نمونه های دیگر کاربرد میکروکنترلر های AVR می توان به سیستم کنترل موتور در خودرو ها، تجهیزات پزشکی، اتوماسیون خانگی مانند اینترنت اشیا و خانه هوشمند اشاره کرد. این میکروکنترلر ها

میکروکنترلر های AVR علاوه بر استفاده در بخش های صنعتی، در بخش های دانشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند. در پروژه های دانشگاهی از میکروکنترلر های AVR با فرکانس کم استفاده می شود.

زبان برنامه نویسی میکروکنترلر AVR

استفاده از دستور های برنامه نویسی اسمبلی یکی از راه های برنامه نویسی میکروکنترلر AVR بوده که به دلیل این که باید تمامی دستورات مانند مدیریت حافظه و ساختار برنامه برای میکروکنترلر نوشته شود، مورد استقبال برنامه نویسان قرار نگرفته است.

استفاده از زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند C، JAVA  و Basic که هر خط کد از این برنامه ها معادل چند خط کد در زبان اسمبلی می باشد نیز برای برنامه نویسی میکروکنترلر AVR ممکن می باشد.زبان برنامه نویسی میکروکنترلر AVR

میکروکنترلر ARM

میکروکنترلر های ARM یک معماری RISC واقعی 32 بیتی بوده که در سال 1980 توسط Acorn Computers Ltd توسعه داده شد. ARM که مخفف Advanced Risk Module می باشد این شرکت در حال حاضر هیچ تراشه ای تولید نکرده و با فروش حق امتیاز استفاده از پردازنده های ARM به سایر شرکت های تولید کننده، به کسب درآمد می پردازد. آموزش و استفاده از این کیکروکنترلر ها بسیار ساده و راحت بوده و در دستگاه های قدرتمند مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد میکروکنترلر ARM

میکروکنترلر های ARM در قطعات الکترونیکی ساده که به استفاده از CPU جدا نیاز ندارند مانند فلش مموری، دوربین فیلم برداری، کنترل تلویزیون و مودم ها مورد استفاده قرار می گیرند. میکروکنترلر های ARM اغلب در سیستم های نهفته و قابل حمل مانند تلفن های هوشمند،تبلت ها، لپ تاپ ها و ساعت های هوشمند کاربرد دارند.

زبان برنامه نویسی میکروکنترلر ARM

میکروکنترلر ARM مانند دیگر میکروکنترلر ها از زبان ها سطح بالا مانند C پشتیبانی می کنند.زبان برنامه نویسی میکروکنترلر ARM

5/5 - (1 امتیاز)


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *