اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها

دسته: برق ، الکترونیک و مخابرات
بازدید: 23 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 60 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 43

میكروكنترلرها ، برای كنترل و نظارت بر ابزارها (شاید توسط یك رابط تك بیتی)، مدارات داخلی و نیز دستور العملهایی برای عملیات ورودی خروجی زمان بندی اتفاقات و فعال كردن و تعیین اولویت كردن وقفه های ناشی از محرك های خارجی دارند

قیمت فایل فقط 3,900 تومان

اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها

مقدمه:

از آنجایی كه ساخت و ارائه پروژه یكی از مهمترین اركان تحصیل یك دانشجو در رشته الكترونیك میباشد لذا انتخاب و ارائه پروژه ای متناسب با رشته تحصیلی بسیار شایان اهمیت است.

پروژه ای كه در اینجا به بررسی آن می‎پردازیم به ما این امكان را می‎دهد كه اطلاعات را در باند 433M بین دو میكروكنترلر انتقال دهیم این كار بصورت بی سیم و بدون استفاده از پورت سریال صورت گرفته ما در این پروژه ابتدا از ماژولهای RF استفاه كردیم اما به دلیل ساخت نامناسب آنها و فركانس بالایی كه ما در آن كار می كردیم شاهد نویزهایی بودیم كه نتیجه دلخواه را به ما نمی داد بنابراین برای اخذ نتیجه بهتر تصمیم بر استفاده ازكیتهای PT گرفتیم. PT ها به ما این امكان را می دادند كه با كد كردن 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 می‎كند كه ما در پیوست برنامه فرستنده و گیرنده را خواهیم دید.

بدین ترتیب هر عددی كه ما در برد و فرستنده بوسیله كیبرد انتخاب می كنیم پس از نمایش روی LCD بوسیله pt22 كد می‎شود و به برد گیرنده فرستاده می‎شود pt22 وظیفه Dcode كردن دیتا را به عهده دارد و پس از بازگشایی كد میكرو آن را روی LCD نمایش می‎دهد.

فهرست مطالب

مقدمه

فصل 1: اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها

فصل 2: اصول و نحوه عملكرد فرستنده ها و گیرنده های رادیویی

فصل 3: مدار فرستنده و گیرنده

فصل اول :

اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها

1-1) آشنایی با میكروكنترلرها

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

ما كامپیوترها را به عنوان جزء مركزی بسیاری از فرآورده های صنعتی و مصرفی از جمله درسوپرماركت 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 كامپیوترها وظیفه «كنترل» را در ارتباط با «دنیای واقعی»، برای روشن و خاموش كردن وسایل و نظارت بر وضعیت آنها انجام می دهند. میكروكنترلرها (برخلاف ریزكامپیوترها و ریز پرازنده ها) اغلب در چنین كاربردهایی یافت می‎شوند.

با این كه بیش از بیست سال از تولد ریزپردازنده ها نمی گذرد، تصور وسایل الكترونیكی و اسباب بازیهای امرزوی بدون آن كار مشكلی است. در 1971 شركت اینتل،  8080 را به عنوان اولین ریزپردازنده موفق عرضه كرد.

مدت كوتاهی پس از آن شركت موتورولا، RCA و سپس تكنولوژی MOS و شركت زایلوگ انواع مشابهی را به ترتیب به نامهای 6800 و 1801 و 6502 و Z80 عرضه كردند.  گر چه این IC ها (مدارهای مجتمع) به خودی خود فایده ای زیادی نداشتند اما به عنوان بخشی از  یك كامپیوتر تك بورد یا SBC ، به جزء مركزی فرآورده های مفیدی برای آموزش طراحی با ریزپردازنده ها تبدیل شدند. از این SBC ها كه به سرعت به آزمایشگاه های طراحی در كالج ها و شركهای الكترونیك راه پیدا كردند می‎توان برای نمونه از D2 ساخت موتورولا، KIM-1 ساخت Mos Technology و SCK-85 متعلق به شركت اینتل نام برد.

«ریزكنترلگر» قطعه ای شبیه به ریز پردازندها ست در 1976 اینتل 8748 را به عنوان اولین قطعه ی خانواده ی ریزكنترلرگرهای MCS-48^TM معرفی كرد. 8748 با 17000 ترانزیستور در یك مدار مجتمع شامل یك CPU ، 1 كیلوبایت EPROM ، 64 بایت RAM ،‌27 پایه ورودی - خروجی (I/O)  ویك تایمر 8 بیتی بود.

این IC و دیگر اعضای MCS-48^TM كه پس از آن آمدند، خیلی زود به یك استاندارد صنعتی در كاربردهای كنترل گرا تبدیل شدند. جایگزین كردن اجزاء الكترومكانیكی در فرآورده هایی مثل ماشینهای لباسشویی و چراغ های راهنمایی از ابتدای كار یك كاربرد مورد توجه برای این میكروكنترلرها بودند و همین طور باقی ماندند. دیگر فرآورده هایی كه در آنها می‎توان میكروكنترلر را یافت عبارتند از اتومبیلها، تجهیزات صنعتی، وسایل سردرگمی و ابزارهای جانبی كامپیوتر (افرادی كه یك PC  از IBM دارند كافی است به داخل صفحه كلید نگاه كنند تا مثالی ازیك میكروكنترلر را در یك طراحی با كمترین اجزاء ممكن ببینند).

توان ، ابعاد و پیچیدگی میكروكنترلرها با اعلام ساخت 8051 یعنی اولین عضو خانواده میكروكنترلر MCS-51^TM در 1980 توسط اینتل پیشرفت چمشگیری كرد. در مقایسه با 8084 این قطعه شامل بیش از 60000 ترانزیستور، 4K بایت ROM ،‌128 بایت RAM ، 32 خط I/O، یك درگاه سریال و دو تایمر 16 بیتی است كه از لحاظ مدارات داخلی برای یك IC ، بسیار قابل ملاحظه است.

امروزه انواع گوناگونی از این IC وجو ددارند كه به طور مجازی این مشخصات را دو برابر كرده اند. شركت زیمنس كه دومین تولید كننده قطعات MCS-51^TM است ، SAB 80515 را بعنوان یك 8051 توسعه یافته در یك بسته ی 68 پایه با 6 درگاه (پورت) I/O بیتی، 13 منبع وقفه و یك مبدل آنالوگ به دیجیتال با 8 كانال ورودی عرضه كرده است. وخانواده ی 8051 به عنوان یكی از جامعترین و قدرتمندتر ین میكروكنترلرهای 8 بیتی شناخته شده و جایگاهش را به عنوان یك میكروكنترلر مهم برای سالهای آینده یافته است.

2-1) مقایسه ی ریزپردازنده ها با میكروكنترلرها

فرق یك میكروكنترلر با یك پردازنده چیست؟ با این سوال از سه جنبه می‎توان برخورد كرد:

1-2-1) معماری سخت افزار

در حالی كه ریزپردازنده یك CPUی تك تراشه ای است، میكروكنترلر در یك تراشه ی واحد شامل یك CPU و بسیاری از مدارات لازم برای یك سیستم میكروكامپیوتری كامل است. اجزای  داخل خط چین بخش كاملی از اغلب IC های میكروكنترلر هستند (شكل 2-1). علاوه بر CPU میكروكنترلرها شامل ROM, RAM یك رابطه سریال، یك رابط موازی، تایمر و مدارات زمان بندی وقفه هستند كه همگی در یك IC قرار دارند. البته مقدار RAM روی تراشه حتی به میزان آن در یك سیستم میكروكامپیوتری كوچك هم نمی رسد ولی این مساله محدودیتی ایجاد می‎كند برای كاربردهای میكروكنترلر بسیار متفاوت است.

یك ویژگی مهم میكروكنترلرها، سیستم وقفه موجود در آنهاست. میكروكنترلرها به عنوان ابزارهای كنترلرگرا، اغلب برای پاسخ بی درنگ به وقفه ها - محرك های خارجی- مورد استفاده قرار می گیرند، یعنی باید در پاسخ به یك «اتفاق» سریعا یك فرآیند را معوق گزارده، به فرآیند دیگر بپردازند. باز شدن در یك اجاق مایكروو مثالی است ازیك اتفاق كه ممكن است باعث ایجاد یك وقفه در یك سیستم میكروكنترلری شود. البته اغلب ریزپردازنده ها می‎توانند سیستم های وقفه ی قدرتمندی را به اجرا بگذارند اما برای این كار معمولاً به اجزای خارجی نیاز دارند. حال آنكه مدارات روی یك تراشه ی یك میكروكنترلر شامل تمام مدارات مورد نیاز برای به كارگیری وقفه ها است.

2-2-1) كاربردها

ریزپردازنده ها اغلب به عنوان CPU در یك سیستم میكروكامپیوتری به كار می روند ولی میكروكنترلرها در طراحی های كوچك با كمترین اجزاء ممكن كه فعالیت كنترلرگرا انجام می دهند نیز یافت می‎شوند. این طراحی ها در گذشته با چند ودجین و یا حتی صدها IC دیجیتال انجام می شد و اكنون یك میكروكنترلر می‎تواند در كاهش تعداد كل اجزاء كمك كند. آنچه مورد نیاز است شامل یك میكروكنترلر تعداد كمی اجزاء پشتیبان و یك برنامه كنترلی در ROM می‎باشد. میكروكنترلرها برای «كنترل» ابزارهای I/O در طراحی هایی با كمترین تعداد اجزاء ممكن مناسبند، حال آنكه ریزپردازنده ها مناسب «پردازش» اطلاعات در سیستم های كامپیوتری مناسبند.

3-2-1) ویژگی های مجموعه ی دستور العمل ها

بدلیل تفاوت در كاربردها، مجموعه دستورالعمل های مورد نیاز برای میكروكنترلر تا حدودی با ریزپردازنده ها تفاوت دارد. مجموعه دستور العملهای ریزپردازند ها بر عمل پردازش تمركز 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، كلمه ها یا حتی كلمات مضاعف عمل می كنند. روش های آدرس دهی با استفاده از فاصله های نسبی و اشاره گرهای آدرس، امكان دسترسی به آرایه های بزرگ داده را فراهم می كنند. حالتهای افزایش یك واحدی اتوماتیك و كاهش یك واحدی اتوماتیك، حركت گام به گام روی بایت ها، كلمه ها و كلمه های مضاعف را در آرایه ها آسان می كنند. دستور العمل های رمزی نمی توانند در داخل برنامه ی كاربردی اجرا شوند و بسیاری ویژگی های دیگر از این قبیل.

از سوی دیگر میكروكنترلرها ، مجموعه دستور العمل هایی مناسب برای كنترل ورودیها و خروجی ها دارند. ارتباط بسیاری از  ورودی ها و خروجی ها تنها نیازمند یك بیت است. برای مثال یك موتور می‎تواند توسط یك سیم پیچ كه توسط یك درگاه خروجی یك بیتی، انرژی دریافت می‎كند روشن و خاموش شود. میكروكنترلرها دستور العمل هایی برای 1  كردن و 0 كردن بیت های جداگانه دارند و دیگر عملیات روی بیت ها مثل OR ،‌AND یا EXOR كردن منطقی بیت ها، پرش در صورت 1 یا 0 بودن یك بیت و مانند آنها را نیز انجام می دهند. این ویژگی مفید به ندرت در ریزپردازنده ها یافت می‎شود زیرا آنها معمولاً برای كار روی بایت ها یا واحدهای بزرگتر داده طراحی می‎شوند.

میكروكنترلرها ، برای كنترل و نظارت بر ابزارها (شاید توسط یك رابط تك بیتی)، مدارات داخلی و نیز دستور العملهایی برای عملیات ورودی - خروجی زمان بندی اتفاقات  و فعال كردن و تعیین اولویت كردن وقفه های ناشی از محرك های خارجی دارند. ریزپردازنده ها اغلب به مدارات اضافی ( IC های رابط سریال، كنترل كننده های وقفه، تایمرها و غیره) برای انجام اعمال مشابه نیاز دارند. با این همه در قدرت پردازش محض، یك میكروكنترلر هرگز به میكروپروسسور نمی رسد (اگر در بقیه موارد هم یكسان باشند) زیرا بخش عمده «فضای واقعی» IC میكروكنترلر صرف تهیه امكانات روی تراشه می‎شود، البته به قیمت كاهاش توان پردازش.

قیمت فایل فقط 3,900 تومان

برچسب ها : اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها , طرح توجیهی اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها , دانلود اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها , برق , میكروكنترلرها , , دانلود طرح توجیهی , پروژه دانشجویی , دانلود پژوهش , دانلود تحقیق , پایان نامه , دانلود پروژه