آموزش میکروکنترلر avr (قسمت 2)

 

بسم الله الرحمن الرحیم

با ذکر اینکه قسمت های قبلی این مقاله در تالار گفتگو بخش میکروکنترلر avr هست.
در این قسمت از مقاله قصد دارم تا لغات و اصطلاحاتی که در این موضوع هست رو تا اونجایی که بتونم روشن کنم برای این کار قسمت اول برگه اطلاعاتی atmega32 که تقریبا تمام خصوصیات میکروکنترلر های avr را داراست انتخاب کردم و به توضیح بیشتر موارد میپردازم که اکثر این اصطلاحات رو در بر داره در طول مقاله سعی میکنم توضیحاتی راجع به سخت افرار میکرو بدم.

اگر برگه اطلاعاتی atmega32 نوشته شرکت atmel (بزرگترین شرکت تولیکننده میکروکنترلر avr )
رو دیده باشید این مطالب در صفحه اول آن درج شده است :

Features
• High-performance, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller
• Advanced RISC Architecture
– 131 Powerful Instructions – Most Single-clock Cycle Execution
– 32 x 8 General Purpose Working Registers
– Fully Static Operation
– Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
– On-chip 2-cycle Multiplier
• Nonvolatile Program and Data Memories
– 32K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles
– Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits
In-System Programming by On-chip Boot Program
True Read-While-Write Operation
– 1024 Bytes EEPROM
Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles
– 2K Byte Internal SRAM
– Programming Lock for Software Security
• JTAG (IEEE std. 1149.1 Compliant) Interface
– Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard
– Extensive On-chip Debug Support
– Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface
• Peripheral Features
– Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes
– One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture
Mode
– Real Time Counter with Separate Oscillator
– Four PWM Channels
– 8-channel, 10-bit ADC
8 Single-ended Channels
7 Differential Channels in TQFP Package Only
2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x
– Byte-oriented Two-wire Serial Interface
– Programmable Serial USART
– Master/Slave SPI Serial Interface
– Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator
– On-chip Analog Comparator
• Special Microcontroller Features
– Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
– Internal Calibrated RC Oscillator
– External and Internal Interrupt Sources
– Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby
and Extended Standby
• I/O and Packages
– 32 Programmable I/O Lines
– 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad MLF
• Operating Voltages
– 2.7 - 5.5V for ATmega32L
– 4.5 - 5.5V for ATmega32
• Speed Grades
– 0 - 8 MHz for ATmega32L
– 0 - 16 MHz for ATmega32
• Power Consumption at 1 MHz, 3V, 25°C for ATmega32L
– Active: 1.1 mA
– Idle Mode: 0.35 mA
– Power-down Mode: < 1 µA

***********************************************************************

1- (High-performance, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller) :
ترجمه : میکروکنترلر AVR 8 بیتی با کارایی بالا و توان کم
میکرو 8 بیتی اشاره به این دارد که این میکروکنترلر حداکثر با 8 بیت کار میکند و این میکرو حداکثر 8 بیت را به صورت همزمان میتواند انتقال دهد. اکثر میکروهایی که تا کننون ساخته شده اند 8 بیتی هستنند این توان هم برای کارهای عمومی و پیشرفته به صورت کامل جوابگوست ولی برای کارهای فوق پیشرفته به نسبت توان انتقال پایینی است .

در رابطه با کارایی بالا این میکروها در مقاله های قبل بحث شده در ضمن میکروکنترلر های avr توان خیلی کمی مصرف میکنند که در ادامه مقاله خواهیم دید.

2-( Advanced RISC Architecture ) :
ترجمه : دارای طراحی پیشرفته RISC
کلمه RISC ((REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER به معنای طراحی CPU که مجموعه دستورات آن حاوی دستورات سریع و ساده است که نوشتن برنامه را مشکل ولی سریعتر میکند. اما طراحی پیشرفته RISC در میکروکنترلرهای AVR ضمن این که دستورات ساده وسریع هستنند، نوشتن برنامه هم راحت و بدون مشکل است.

3-(131 Powerful Instructions – Most Single-clock Cycle Execution ):
ترجمه : دارای 131 دستور العمل قوی که بیشترشان در یک سیکل کلاک اجرا می شوند. اشاره به همان معماری
RISC دارد که دستورات سریع اجرا میشوند.
یعنی برای ATMEGA32 که دارای سرعت 16 MHZ است. این میکرو میتواند در هر ثانیه تقریبا 16 ملیون دستور را اجرا کند.

4- ( 32*8 GENERAL Purpose Working Registers ) :
ترجمه : با 8*32 ثبات عمومی کار میکند.

5-(Fully Static Operation) :
ترجمه : عملکر کاملا ثابت .

6-(Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz ) :
ترجمه : تا 16 ملیون (MIPS) توان عملیاتی در 16MHZ
چند خط بالا دربارش توضیح داده بودم.

7- (On-chip 2-cycle Multiplier ) :
ترجمه : تقویت کننده 2 سیکل بر روی چیپ.

Nonvolatile Program and Data Memories

حافظه ، برنامه و داده غیر فرار

8- (32K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles)
ترجمه : 32KB حافظه داخلی FLASH قابل برنامه ریزی . ماندگاری : 10000 بار نوشتن و پاک کردن.

حافظه FLASH نوعی حافظه غیر فرار مشابه EEPROM که با بلاکهای داده کار میکند. حافظه FLASH این میکروکنترلر قابلیت 10000 بار نوشتن و پاک کرن را دارد که برای تمرین و آزمایش بسیار عالیست.
از لحاظ حجم هم 32 کیلو بایت میتواند نیاز های ما را برآورده کند و در بین سایر میکروکنترلر ها به نسبت حجم خوبی است.در واقع شما باید برنامه را در این حافظه بنویسید.
هر BIT شامل یک (0و1) میشود ،هر BYTE ،1024 BIT است و هر KB (KILO BYTE ) 1024
BYTE است.
(هر حرف یک BYTE است.)

9- Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits
In-System Programming by On-chip Boot Program
True Read-While-Write Operation

ترجمه : تعقیر اختیاری برنامه بوت با برنامه ریزی مستقل فیوز بیت ها در دستگاه درست وقتی که دستورعمل ها را میخوانیم یا مینویسم.
اشاره به تعقیر اختیاری فیوز بیت ها دارد که به راحتی میتوانیم این کار را انجام بدهیم.
فیوز بیت : این ها یک سری بیت کلی هستنند که منطق 0 به معنای برنامه ریزی شدن و منطق 1 به معنای برنامه ریزی نشدن بیت است.
اساسا کار این بیت ها تعقیر مشخصات سخت افزاری میکروکنترلر است و هر مدل از میکروکنترلر به نسبت طراحی دارای فیوز بیت های مختلفی است.
به فرض مثال اگر فیوز بیت به نام EESAVE برنامه ریزی شود محتویات حافظه EEPROM در زمان پاک کردن میکروکنترلر محفوظ میماند ولی اگر این بیت برنامه ریزی نشود حافظه EEPROM در زمان پاک شدن میکرو پاک میشود.


10- (1024 Bytes EEPROM) :
: ( Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles)

ترجمه : 1024 بایت حافظه EEPROM . ماندگاری : 100000 بار نوشتن و پاک کردن.
اکثر مدل های میکروکنترلر AVR دارای حافظه EEPROM داخلی میباشند که یکی از مزیت های خوب این میکروکنترلر هاست . در این حافظه که اطلاعات داخلش تا حدود 100 سال باقی میماند میشود به اکرار (صد هزار بار) نوشت و پاک کرد و میتوانیم اطلاعات زیادی رو در این حافظه قرار بدهیم.
این حافظه را در هنگام اجرای برنامه میتوان نوشت و خواند و بر گرفته از اول کلمات ELECTRICALLY ERASABLE READ ONLY MEMORY است.

11- (2K Byte Internal SRAM) :
ترجمه : 2 کیلو بایت حافظه SRAM داخلی
این نوع از حافظه یک حافظه با دسترسی تصادفی است. مثل حافظه RAM کامپیوتر.

12- ( Programming Lock for Software Security) :
ترجمه : قفل برای برنامه برای ایمنی

JTAG (IEEE std. 1149.1 Compliant) Interface

قابلیت اتصال با پروتکل JTAG تحت استاندارد IEEE

یکی از چندیدن پروتکل میکروکنترلر است . که به لحاظ سرعت انتقال و قابلیت برنامه ریزی انواع حافظه ها و فیوزها به یکی از بهترین پروتکل های ارتباطی بین میکروکنترلر ها تبدیل شده است.

13-(Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard ):
ترجمه : امکان مقایسه برخی از ثبات ها در استاندارد JTAG

14- ( Extensive On-chip Debug Support) :
ترجمه : پشتیبانی چیپ از یک اشکل زدایی گسترده

15-( Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface ) :
ترجمه : برنامه ریزی حافظه های FLASH , EEPROM و FUSES و فیوز بیت ها با پروتکل .JTAG

امکان خوبی که این پروتکل ارتباطی دارد این است که انواع حافظه ها و فیوز بیت ها را میتوان با آن برنامه ریزی کرد از این رو پروگرامرهای زیادی با استفاده از این پروتکل کار میکنند.

ادامه دارد....
سعی میکنم قسمت بعدی مقاله رو هر چه سریعتر ارسال کنم.
آرش جلیلیان

آموزش میکروکنترلر (قسمت 1)

 

بسم الله الرحمن الرحیم

امروز به یاری خدا قسمت بعدی مقاله را با عنوان قسمت 1 مینویسم. در این مقاله راجع به این قسمتها توضیح میدهم .
1) معرفی انواع میکروکنترلر
2) مزایا و معایب میکروکنترلر های مختلف نسبت به هم
3) پروگرام میکروکنترلر

معرفی انواع میکروکنترلر

تمام میکروکنترلرها جزء این 5 قسمت هستنند:
1) 8051
2) Pic
3) Avr
4) 6811
5) Z8

البته مدل های 6811 ساخت شرکت موتورلا و z8 ساخت شرکت زایلوگ حداقل در ایران خیلی کم استفاده می شوند و رقابت اصلی بین سه نوع دیگر است.
تا به امروز هر میکروکنترلری که ساخته شده زیر مجموعه یکی از این5 نوع است. البته کارخانه های خیلی زیادی با مارک های مختلف میکرو کنترلر تولید میکنند ولی همه اونها زیر مجموعه یکی از این 5 قسمت هستنند .شما برای هر کدام از این5 نوع میکروکنترلر میتوانید میکروکنترلر های مختلفی از شرکت های مختلفی را پیدا کنید.(البته در بازار ایرن کمی با مشکل).
اما خوشبختانه همه میکروکنترلر هایی که جزء هر کدام از 5 نوع بالا باشند از یک برنامه پیروی میکنند. بدین معنا که اگر شما کار با یکی از مدل های آن میکرو را یاد گرفته باشید مثل اینکه کار با تمام میکروکنترلرهای آن نوع را یاد گرفته اید.مثلا شما اگر با یکی از مدل های میکروکنترلر avr مثلا atmega8 را یاد گرفته باشید دیگر با صد ها مدل دیگر میکروکنترلر avr مشکلی ندارید وتقریبا بدون هیچ مشکلی میتوانید با دیگر مدل های این میکرو کار کنید.
اما یه مشکل که در میکروکنترلر ها وجود دارد این است که این5 نوع از لحاظ برنامه نویسی به هیچ وجه با هم دیگر سازگاری ندارند . به طور مثال اگر شما میکروکنترلر های avr و 8051 را کامل یاد گرفته باشید حتی ساده ترین برنامه رو روی یک میکروکنترلر pic نمیتوانید اجرا کنید. واین یکی از بزرگترین عیب و مشکل برای یاد گیری میکرو است .بنابراین از همون اول باید یک انتخاب درست داشته باشید و میکروکنترلر مناسب را برگزینید تا با یادگیری آن میکروکنترلر بتوانید بعدا به سادگی پروژه های خود را اجرا کنید . البته بسیاری از دوستان هستنند که کار با چند میکروکنترلر را میدونند و حتما این هم از هوش بالای ایرانی هاست. ولی اگر به صورت خیلی حرفه ای نخواهید وارد این بحث بشوید باید یکی از این میکروکنترلرها را انتخاب کنید و کار با آن را آغاز کنید. در قسمت بعدی شما را برای این انتخاب کمک خواهم کرد.

معایب و مزایای میکروکنترلر های مختلف نسبت به هم

از آن جای که 6811 و z8 خیلی کمتر استفاده میشوند به معرفی سه نوع دیگر میپردازم.

1) : اول از 8051 که اولین میکروکنترلری بود که به دست بشر ساخته شد شروع میکنیم . همانطور که در مقاله قبلی گفته شد ابتدا این میکروکنترلر توسط شرکت بزرگ 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 پرداختنند یکی از شرکت هایی که به صورت گسترده به تولید این تراشه پرداخت ATMEL بود که مدل های مختلف میکروکنترلر ساخت این شرکت در سرار جهان و در ایران به خوبی یافت می شود. اما 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 . قیمت همین مدل جدید AT89S5X حول و حوش 1000 تومان است که قیمت بسیار مناسبی 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.

2) میکروکنترلر PIC
واقعا میکروکنترلر خیلی قوی است که بر اساس بعضی آمار ها بیشترین کاربر را به خود اختصاص داده است البته متذکر شوم که در ایران این آمار به نفع AVR است. این میکروکنترلر ساخت شرکت میکرو چیپ است که PIC رو در مدل های خیلی زیادی با امکانات مختلف برای کارهای مختلف میسازد . این میکروکنترلر با مدل های مختلفPIC16XXX و PIC12XXXX که به جای X دوم از چپ به راست حروف C ,X,E,F قرار میگره که هر کدام مفهوم خاصی داره که چون بحث ما آموزش AVR است از روی اون سریع میگزریم X های بعدی هم اعدادی هستنند که نشان دهنده مدل های مختلف هستنند.

3)میکروکنترلر AVR
به میکروکنترلر AVR میرسیم که به نظر من و خیلی از دیگر بهترین میکروکنترلر موجود در بازار است البته خود من با 8051 و AVR بخصوص AVR خیلی کار کردم ولی تجربه ای با PIC ندارم و قضاوت من ممکنه یه طرفه باشه ولی این نظر بسیاری از کسانی است که با AVR کار کرده اند .به دلایلی.....
اول از همه سرعت این میکروکنترلر بسیار بالاست و به قولی دستوراتی که بهش داده میشه در یک سیکل کلاک انجام میده در صورتی که این سیکل کلاک برای 8051 باید تقسیم بر12شودو برای PIC باید تقسیم بر 4 بنابراین AVR سریعترین میکروکنترلر موجود در بازار است . AVR از زبان های برنامه نویسی سطح بالا یا به اصطلاح (HIGH LEVEL LANGUAGE) HLL پشتیبانی میکند که باعث تولید کدهای بیشتری میشود که در کل برنامه نوشته شده نسبت به برنامه هایی که برای 8051 و PIC نوشته میشود کوتاهتر است. امکانات جانبی این میکروکنترلر بسیار مناسب است و شما را از خرید بعضی لوازم جانبی مانند چیپ های آنالوگ به دیجیتال (ADC) , مقایسه گر آنالوگ و... راحت میکند .در ضمن AVR از بسیاری از استاندارد های ارتباطی مانند SPI,UART,12C,JTAG پشتیبانی میکند که به راحتی میتوان این میکروکنترلر را با میکروکنترلر دیگر یا و سایل دیگر وصل کرد و با وسایل دیگر به راحتی ارتباط برقرار کند. قیمت این میکروکنترلر هم به نسبت امکانات فراوانی که داره بسیار پایین است به طوری که یک میکروکنترلر AVR تقریبا پیشرفته رو با قیمت حول و حوش 3 تا 4 هزار تومان خرید .
خلاصه من که خیلی با این میکرو ور رفتم و پروژه های خیلی زیاد و پیچیده ای رو باهاش اجرا کردم بسیار راضی هستم و هیچ مشکلی باهاش نداشتم.اگر هم مشکلی بوده از جانب من بوده نه میکروکنترلر . خلاصه اگر برنامه نویسی و کار با این میکروکنترلر رو خوب یاد بگیرید هر کاری رو میتونید باهاش انجام بدید.

پروگرام میکروکنترلر

شاید تا حالا به نظرتون رسیده باشه که این میکروکنترلر رو چگونه میشه برنامه ریزی کرد تا کار مورد نظرمان را انجام بده در صورتی که یک میکروکنترلر برنامه ریزی نشده هیچ کاری رو نمیتونه انجام بده و هیچ کاربردی نداره در واقع برنامه هر میکرو روح وجانی است که در اون دمیده میشه و اون رو زنده میکنه.
برای برنامه ریزی میکروکنترلر نیاز به دستگاه یا بردی هست به نام پروگرامر که یه پل ارتباطیه بین کامپیوتر و میکروکنترلر . پروگرامر را هم میشه از بازار تهیه کرد و هم میشه اون رو ساخت.
البته پروگرامرهای مختلفی در بازار هستنند که متانسب با کاربردشان قیمت های مختلفی دارند بعضی ها فقط چند مدل رو پروگرام میکنند بعضی از پروگرامر ها همه فن حریفند و تمام میکروکنترلر های 8051,AVBR , PIC , رو برنامه ریزی میکنند به طبع قیمت زیادتری دارند.
اما میشه براحتی برای میکروکنترلری که داریم یه پروگرامر ساخت اغلب نقشه هایی هستنند که میشه یه پروگرامر ساخت که در همین سایت آقا حامد نقشه مدل STK300-200 رو توضیح داده.
ولی توصیه من اینه که خودتون رو به دردسر نندازین و برای همیشه یه پروگرامر بخرین ارزششو داره چون همیشه کاربرد داره و همیشه به اون احتیاج دارین.
**********************************

خواستم مطالب دیگری هم در این قسمت بنویسم ولی الان نیمه های شبه و واقعا خسته ام مطالب بعدی رو در قسمت بعدی مینویسم.
من این قسمتو تو نیمه های شب نوشتم اگر احیانا اشتباهی در تایپ یا مطالب رخ داده به بزرگواری خودتون ببخشید و شما بزرگواری کنید و تصحیح کنید در پایان هم نظرات و پیشنهادات شما خستگی رو از ما دور میکنه منتظر نظرات وپیشنهادات شما هستم.
منتظر قسمت های بعدی باشید...

آرش جلیلیان

میکروکنترلر (قسمت0)

بسم الله الرحمن الرحیم

با سلام خدمت تمام دوستان از این به بعد قصد دارم مطالعات و تجربه های که در زمینه میکرو کنترلر avr  داشتم در این سایت قرار بدهم این مقالات قسمت دار هستنند و به امید خدا امروز قسمت صفر اون رو مینویسم.  در این مقاله قصد معرفی میکرو رو به زبان عامیانه به صورت کلی  تاریخچه میکروکنترلر  بپردازم. سعی میکنم در چند مقاله اول واژه های میکروکنترلر را برای دوستان معرفی کنم و در سطح ابتدایی به میکرو نگاه کنیم تا دوستانی که تازه به میکروکنترلر علاقه مند شده اند با اون بهتر آشنا بشوند  در مقال های بعدی هم ابتدا نحوه برنامه نویسی و پروگرام کردن و مبانی کار با میکروکنترلر گفته میشود بعدا توضیحاتی مختصری راجع به برنامه bascom-avr  داده میشه بعد سراغ توابع برنامه نویسی زبان بیسیک برای avr  میرویم که در این بخش من از دیتا شیت ها و خود توضیحات سازندگان و برنامه نویسان شرکتatmel  و نویسندگان برنامه bascom-avr  استفاده میکنم که بعضی از این توابع در کتابهای میکرو کنترلر avr  که به زبان فارسی هستنند تا اونجایی که من دیدیم نیامدن و برای خود من این توابع تازگی داشتن. در کل من سعی میکنم مطالبم بر حسب تجربه و لزوما از منابع موسخ در این زمینه باشه و اگر هم احیانا لازم شد در جایی از منبع فارسی برای تکمیل شدن مقاله کمک بگیرم حتما امانتدار خواهم بود.بعدا قسمت اصلی کار ما شروع میشه و راجع به برنامه نویسی با کمک شما بحث میکنیم و از برنامه های ساده شروع میکنیم و چون این روزا ساخت ربات و رباتیک وقت فراقت جوانان برقی رو گرفته و خود منم به این موضوع خیلی علاقه دارم این برنامه نویسی ها رو به سوی رباتیک سمت و سو میدهیم البته اینهاهم فقط به یاری دوستان علاقه مند امکان پذیر هست منم مثل دوستان تجربیاتی در این موضوع دارم و اگر این موضوعاتو مطرح میکنم فقط به خاطر اینه که بحث رو راه بندازم وگرنه من در این حد و حدود نیستم و از این حالا از تمامی دوستان درخاست کمک و یاری رو دارم تا این بحث ها هر چه پر بارتر باشه.

 

میکروکنترلر چیست :

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 .

 

کلمه میکروکنترلر:

این کلمه از دو کلمه 1- میکرو  2-کنترلر     تشکیل شده 

 

1-میکرو : میدونین که این یک واحد یونانی است و برابر با 10 به توان منفی 6 متر است. یعنی یک ملیونیوم متر واحده خیلی کوچیکیه نه....ولی واحدهای خیلی کوچیکتر از این هم داریم که در الکترونیک مورد استفاده قرار میگیرند در قسمتهای بعدی توضیحیهاتی راجع به این واحد ها و موارد استفاده آنها داده میشه.

 

2-کنترلر : که همه معنی و مفهومشو میدونین . یعنی کنترل کننده به تعبیری یعنی "مغز " البته بدون تفکر فقط دستوراتی که به اون داده میشه به نحو احسن انجام میده.

 

حالا چرا این کلمات ؟

به نظر من کلمه میکرو به دو منظور استفاده شده منظور اول و مهم  سرعت عمل میکروکنترلر است که میتواند تا یک ملیونیوم ثانیه باشد و دستوارتی که به اون میدیم با این سرعت انجام بده به همین خاطر واژه میکرو رو به اون اختصاص دادن البته معنی دوم آن شاید کوچیکی این قطعه باشد که تا یک ملیونیوم متر کوچیک شده شاید باور کردنی نباشه ولی در یک تراشه ممکنه بیش از یک ملیون تراتزیستور به کار رفته باشه. این کلمه وقتی اهمیتش کامل میشه که با واژه کنترلر عجین بشه تا معنیش کامل بشود .

(البته من این تعاریف رو بر مبنای نظر خودم از میکرو گفتم و خودم اونو تو هیچ جایی ندیدم شاید اصلا این کلمه به خاطر چیز دیگست اگر دوستان میدونن لطف کنن خوشحال میشم)

 

 

حالا نحوه انجام دادن کار میکروکنترلر را به صورت کلی بررسی میکنیم :

 

تا حالا همه شما با ماشین حساب کار کردین تا حالا به نحوه کار کردنش فکر کردین شما اطلاعاتتون را که همون عملیات ریاضی هست به وسیله صفحه کلید به اون میدید بعد ماشین حساب این اطلاعات رو بر مبنای دستوراتی که قبلا به اون داده شده پردازش میکند و جواب را رویlcd نمایش میدهد. در واقع یک میکروکنترلر برنامه ریزی شده به عنوان مغز ماشین حساب این اطلاعات یا داده رو از صفحه کلید میگیره روشون پردازش انجام میده و بعد بر روی lcd  نمایش میده.

کار میکروکنترلر دقیقا مشابه این است میکرو کنترلر بر مبنای یک سری ورودی که به اون داده میشه مثلا این ورودی از یک سنسور دما باشه که درجه حرارت رو میگه یا از هر چیز دیگه مثل صفحه کلید بر مبنای این ورودی ها و برنامه ای که قبلا ما به اون دادیم خروجیشو تنظیم میکنه که ممکنه خروجیش یک موتور باشه یا یک lcd  یا هر چیز دیگری که با الکتریسیته کار بکند. حالت دیگری هم میتونه باشه که فقط میکروکنترلر بر مبنای برنامه ای که به اون دادیم عمل کند و خروجیش رو فقط بر اساس برنامه بگیرد.

 

ساختمان دخلی میکروکنترلر:

 کامپیوتری که الان بر روی اون دارین کار انجام میدین دارای یک پردازنده مرکزیه به نام cpu  که از کنار هم قرار گرفتن چندین ملیون ترانزیستور تشکیل شده و بر روی اطلاعات پرداژش انجام میده . میکرو کنترلر هم عینا دارای یک پردازنده مرکزی به نام cpu  است که دقیقا کار cpu  کامپیوتر رو انجام میده با این تفاوت که قدرت و سرعت پردازشش از cpu  کمتره که به اون میکروپرسسور میگن در بخش بعدی فرق میکرو پرسسور و میکروکنترلر را بررسی میکنیم. میکروکنترلر علاوه بر cpu  دارای حافظه است که ما برنامه ای که بهش میدیم در اون قرار بگیره در کنار حافظه در میکروکنترلرهای امروزی تایمرها برای تنظیم زمان کانتر ها برای شمردن  کانال های آنالوگ به دیجیتال  پورت های  برای گرفتن و دادن اطلاعات و امکاناتی دیگر که بعدا مفصل راجع به هر کدام توضیح داده میشه تشکیل شده و همه اینها در یک چیپ قرار گرفته که تنکنولوژی جدید اونو تو یک تراشه به اندازه یک سکه قرار داده.

 

 

تفاوت میکروپروسسور و میکروکنترلر:

میکروپرسسور همانطور که گفته شد یک پردازنده است و برای کار باید به آن چیپ های حافظه و چیز های دیگری را به اون 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 انها بر حسب این امکانات دست ما را باز گذاشته است تا دیگر میکروپرسسورها را فراموش کنیم.

 

آیا میکروکنترلر چیز جدیدی را با خود آورده است ؟

جواب منفی است تمام کارهایی که ما با میکروکنترلر میتوانیم انجام بدهیم با قطعات دیگر هم میتوانیم انجام بدهیم چون ما قبلا هم تایمر داشتیم هم کانتر هم حافظه هم پردازنده و...  . در واقع میکروکنترلر قطعه ای است با تمام این امکانات که به صورت یک آی سی آماده شده است و هزینه   پیچیدگی و حجم را به نحوه قابل ملاحضه ای کاهش میدهد.

 

عیب میکروکنترلر:

میکروکنترلر با این همه مزایا که گفتیم دارای یک عیب کوچیک است .و آن سرعت پایین ! است آیا سرعتی معادل یک ملیونیوم ثانیه سرعت کمی است ؟ سرعت کمی نیست ولی       یک مثال شاید بحثو بهتر باز کند

یک گیت منطقی رو در نظر بگیرین که با توجه به ورودی خروجیشو تنظیم مکنه سرعت عمل این گیت منطقی 10 به توان منفی 9 ثانیه است یعنی نانو ثانیه ولی اگر ما بخواهیم این گیت رو با میکروکنترلر کار کنیم سرعتی معادل میکرو ثانیه داریم پس از لحاظ سرعت برای کاربردهای خیلی محدودی میکروکنترلر مناسب نیست.

اگر کسی از دوستان عیب دیگری از میکروکنترلر میدونه لطف کنه ممنون میشم.

 

خب حالا این میکروکنترلر را با این همه کاربرد کی ساخته؟

حدود 4 دهه پیش در سال 1971 میلادی شرکت اینتل اولین میکروکنترلر را ساخت و اولین میکروکنترلر را با نام 8080 در اوایل سال 1980 روانه بازار کرد .همین شرکت اینتلی که الان در ساخت cpu  یکه تاز دنیاست .اما بعدا این امتیاز رو به شرکت های دیگری واگذار کرد و شرکت های زیادی در حال حاضر میکروکنترلر های مختلف تولید میکنند .

در پایان هم از دوستان میخواهم که اگر من در نوشتن مقاله احیانا اشتباهی کردم تصحیح کنند و نظرشون رو درباره این سری از مقالات بدهند .

 

آرش جلیلیان

 

 

 

مدار فرمان قسمت (3)

بسم الله الرحمن الرحیم

بعد از قسمت 1 و 2 این مقاله قسمت 3 را که در بردارنده مطالبی چون کلید های محدود  کننده(لیمیت سوئیچ ها) ،کلید های تابع فشار(گازی) ، کلید های شناور ، چشم های الکتریکی (سنسورها) ، انواع رله زمانی (موتوری،الکترونیکی،نیوماتیکی،حرارتی،هیدرو لیکی) ،و کلیدهای تابع دور می باشد.متذکر می شوم بیشتر این مطالب از کتاب فرمان های الکتریکی و برق صنعتی می باشد.از دوستانی که برای اولین بار است که این مقاله رو مطالعه می کنند خواهش میکنم قبل از مطالعه قسمت های 1 و 2 این مقاله رو در تالار گفت و گو بخش سیم کشی صنعتی مطالعه نمایند.
کلید های محدود کننده

کلید محدود کننده(LIMIT SWITCH) که گاهی میکرو سویچ نیز نامیده می شوند،کلیدی است که برای قطع و وصل یک حرکت خطی یا دورانی و یا تعویض جهت دوران یک متحرک به کار می رود.
این کلید اهرمی دارد که وقتی دسته متحرک به آن برخورد می کند کنتاکتی را قطع می نماید. کنتاکت مذبور خود عامل فرمانی است برای ماشینی که هدف کنترل آنست.چنانچه از اسم این کلید بر می اید کلید یاد شده برای محدود کردن حرکت متحرک ها به کار می رود.مثلا در یک چرثقیل سقفی که در چند جهت حرکت می کند وقتی متحرک به انتهای هر قسمت از مسیر خود میرسد،یک کلید محدود کننده مدار رفت را از کار انداخته و مدار برگشت را مهیا میسازد.
مطلب مهمی که باید در کاربرد این کلید ها در نظر گرفت وضعیت کنتاکت ها در موقع وارد آمدن نیرو به اهرم آنها است.کارخانه های سازنده این وضعیت را بر حسب تعغیر طولی یا زاویه ای اهرمشخص می نمایند.
انواع لیمیت سویچ ساده
1-کلید محدود کننده فشار انتهایی
2-کلید محدود کننده ای قرقرهای
3-کلی محدود کننده قرقره اییک طرفه از چپ
4-کلید محدود کننده قرقرهای یک طرفه از راست
5-کلید محدود کننده قرقر ه ای دو طرفه
6-کلید محدود کننده آنتنی دو طرفه

کلید تابع فشار(کلید های گازی)
این کلید ها برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها،تنظیم فشار آب داخل لوله ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک این دستگاه ها مورد استفاده قرار م گیرد.عامل فرمان این کلید ،فشار گاز یا مایع داخل مخزن است.
عامل قطع و وصل این کلید گاز می باشد اصول کار آن بدین صورت است که که فشار گاز موثر بر هر صفحه نیرویی معادل F=P.A ایجاد می نماید(P فشار و A سطح مقطع صفحه است).در رله ها F باعث جابه جایی صفحه می شود.این جابه جایی از طریق یک اهرم منتقل شده و کنتاکتی را قطع و وصل می نماید.نیروی برگردان را فنر زیر صفحه ایجاد می کند.پس با انتخاب فنر های مختلف می توان فشار های کم یا زیاد را بر روی صفحه اثر داده و قطع و وصل کنتاکت را بطور دلخواه تنظیم نمود.
[align=center]کلید های شناور [/align]
کلید های شناور برای کنترل سطح آب یا مایهات داخل منبع ها،استخر ها و مخازن مورد استفاده قرار می گیرد.ساختمان این کلید از وزنه تعادل ،یک قسمت شناور و یک میکرو سویچ تشکیل شده است.هنگامی که قسمت شناور را تنظیم می کنند با تغیر سطح مایع داخل مخزن شناور تغیر مکان داده به میکرو سویچ داخل کلید فرمان می دهد و باعث قطع و وصل مدار می شود.

چشم های الکتریکی(سنسورها)

این کلید نوعی کلید فرمان دهنده است که بدون برخورد فیزیکی با دست یا هر وسیله دیگری توسط سیستم چشم الکتریکی از فاصله حداقل یک میلی متر و حداکثر8متر واکنش نشان میدهد و فرمان صادر می کند همچنین به وسیله رله ای که در داخل آن به کار رفته ،کنتاکت های را باز می کند یا می بندد و در نتیجه به دستگا ه های مورد نظر فرمان میدهد.از این کلید در دستگاه های صنعتی و خطوط تولید استفاده فراوان می شود.

رله زمانی (تایمر)و انواع آن
یکی از وسایل فرمان دهنده مدار های کنترل اتوماتیک ،تایمر ها یا رله های زمانی هستنند که وظیفه کنترل مدار را برای مدت زمان معینی بر عهده دارند.
اصول کار رله ها همانند کنتاکتور ها است با این تفاوت که در رله ها:
1-تمام کنتاکت ها از لحاظ فرم ظاهری شبیه هم هستنند و در مدار های فرمان شرکت می کنند .
2-کنتاکت ها بنا به مقتضیات کار ممکن است به طور لحظه ای یا با تاخیر زمانی قطع و وصل شوند . در این صورت نام رله ،رله لحظه ای یا رله با تاخیر زمانی خواهد بود.
3-رله ها همچنین ممکن است دارای کنتاکت های لحظه ای یا با تاخیر زمانی باشند.البته منظور از تاخیر زمانی  فاصله زمانی است که بین عمل کنتاکت (اعم از باز شدن یا بسته شدن) از لحظه اتصال سیم پیچ رله به ولتاژ به وجود می آید.
تا کنون در صنعت برق رله های زیادی ساخته شده اند که مشخصات مختلفی داشته  و هر یک برای کار بخصوصی مورد استفاده قرار می گیرند.برای مثال در انتقال انرژی و حفاظت خطوط ،از یک رله خاص استفاده می کنند.یک جور رله دیگر که مشخصات بخصوص دیگری دارد در صنعت نساجی و رله دیگر در جای دیگر....
من چند رله را برای دوستان معرفی می کنم که از مشهورترین و پر کاربد ترین رله ها هستنند البته اگر دوستان می توانند رله های دیگری را معرفی کنند خیلی خوب میشه
1-رله زمانی موتوری یا الکترو مکانیکی
این رله بر اساس ساعتی کار میکند که محرک چرخ دنده های آن موتور آسنکرو سنکرو و بیشتر موتور با قطب چاکدار است می باشد.اصول کار آن به این صورت است که دور موتور توسط یک سیستم چرخ دنده کاهش می یابد بطوری که در نهایت ،آخرین چرخ دنده کنتاکت را خیلی به آرامی با یا بسته می کند. زمان شروع رله از لحظه راه اندازی موتور محسوب می شود.
توسط این رله می توان زمان هایی از حدود ثانیه تا حدود ساعت ،و حتی روز و هفته تنظیم نمود.
محل دیسک در لحظه شروع به کار ،قابل تنظیم است و پس از تنظیم زمان آن (توسط زایده خارجی) و تغذیه تایمر ،موتور با دور ثابت به حرکت در می آید  و با گردش موتور ،زمان تایمر شروع می شود. پس از گردش ،به علت برخورد با زایده دیسک ،متوقف می شود  و به میکرو سویچ داخلی فرمان می دهد و کنتاکت های تایمر عمل می کنند و به طور اتوماتیک قطع می شوند و موتور یا هر وسیلهء دیگر از کار می افتد.البته رله های جدیدی است که هنگام عمل کنتاکت بازی را بسته و کنتاکت بسته ای را باز می کند و می توان موتوری را خاموش یا روشن کرد یا نیرو را از مو توری به موتور دیگر انتقال داد .
2-رله زمانی الکترونیکی
از تایمر های الکترونیکی برای تنظیم زمان های کمتر از ثانیه تا چندین ثانیه استفاده می شود. در ساختمان این تایمر ها ،از مدار ها و اجزای الکترونیکی استفاده می شود.
در در نوعی از این تایمر ها با شارژ و دشارژ شدن یک خازن بوبین یک رله کوچک تحریک می شود. اصول ساختمان رله الکترونیکی بر مبنای مدار RC (خازن و مقاومت)و بر حسب تاخیر زمانی استوار است .تنظیم این نوع تایمر ها بستگی به مقاومت سر راه  خازن دارد.
در ساده ترین نوع تایمر الکترونیکی در تایمر نوع خازنی ،رله هنگامی وصل می شود که خازن شارژ بشود و ولتاژ دوسر آن برابر ولتاژ وصل رله گردد.پس از وصل رله ،با ذخیره شدن در خازن روی مقاومتی که توسط کنتاکت باز رله به دو سر خازن وصل می شود تخلیه می گردد.در این نوع با تعغیر ظرفیت خازن می توان زمان تایمر را تنظیم کرد.
3-رله زمانی نیو ماتیکی
در این رله ا خاصیت ذخیره سازی و فشردگی هوا استفاده می شود .به این ترتیب که رله هنگام رها شدن،خیلی راحت رها می شود.
وقتی که بوبین تحریک قسمت متحرک را جذب می کند ،اهرم،قطعه ای را که به شکل دم آهنگری است فشار خواهد داد .هوای دم از طیق سوپاپ یک طرفه خارج می شود. وقتی که بوبین از تحریک خارج می شود ،فنر دم را منبسط می کند .دم از طریق سوپاپ تنظیم ،از هوا پر می شود.سرعت انبساط دم در رابطه با پیچ تنظیم تفاوت می کند وقتی که دم به حالت عادی برگشت ،کنتاکت ها عمل می کنند.بنابراین به وسیله تنظیم کردن پیچ تنظیم ،عمل کردن کنتاکت ها را می توان تعقیر داد.کار این زمان سنج شبیه تایمر موتوری است ؛با این تفاوت که زمان سنج موتوری پس از تنظیم و وصل بوبین آن به ولتاژ شروع به کار می کند،ولی زمان سنج نیو ماتیکی پس از قطع بوبین آن از ولتاژ شروع به کار می کند.
4-رله زمانی بی متال یا حرارتی (تایمر حرارتی)
این نوع تایمر با استفاده از خاصیت بی متال کار می کند و در انواع رله ذوب شونده ،رله حرارتی بی متال  و رله حرارتی منعکس کننده میله ای ساخته می شوند.زمانی که  جریان از بی متال عبور می کند گرم میشود و پس از مدتی در اثر تعقیر شکل عمل کرد مدار را قطع یا وصل میکند.دقت این نوع تایمر زیاد نیست  و آب و هوای محیط بر روی آن اثر می گذارد به طور کلی می توان رله های زمانی را به دو دسته تقسیم کرد:
الف-رله های تاخیر در وصل(ON-DELAY) :به رله ای گفته می شود که باید به رله انرژی داده شود  و سپس رله عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته کند؛مثل رله زمانی موتوری.
ب-رله تاخیر در قطع(OFF-DELAY) :به رله ای گفته می شود که بعد از قطع شدن انرژی عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته کند؛مثل رله نیو ماتیکی.
5-رله زمانی هیدرو لیکی
در این رله ها از سیستم هیدرو لیکی جهت تاخیر در مدار استفاده می شود. طرز کار آن طوری است که وقتی جریان برق به رله وصل می شود ،مقداری روغن در داخل آن جابهجا می شود.
برای بازگشت روغن به مکان اولیه زمانی لازم است که این زمان را به عنوان زمان تایمر در نظر میگیرند.این رله ها را در مدارهای مختلف به کار می برند.اگر کسی از دوستان توضیح بیشتری در ارتباط با این رله دارد لطفا ارائه بده تا مطالب کامل تر شود.

ترموستات
ترموستات نوعی رله حرارتی است که در مقابل حرارت محیط حساس بوده و عمل میکند.این وسیله در دستگاه های مختلف صنعتی کاربرد فراوان دارد  و وظیفه تعادل حرارتی دستگاه را بر عهده دارد.در صورتی که درجه حرارت از حد تنظیمی فراتر رود ،کلید عمل کرده یک کنتاکت باز را می بندد و یا کنتاکت بسته ای را باز می کند.از ترموستات بیشتر در وسایل حرارتی و برودتی مانند شوفاژ،یخچال،و چیلر استفاده می شود.

کلیدهای تابع دور(گریز از مرکز)

کلید های تابع دور در بعضی الکترو موتورهای یک فاز جهت خارج کردن سیم پیچ کمکی از مدار و در موارد دیگر مانند ترمز جریان مخالف به کار می رود.ساختمان آنها از یک محور و دو وزنه تشکیل شده که به وسیله یک طوق و یک فنر حول محور حرکت می کند و با زیاد و کم شدن سرعت موتور یا وسیله چرخنده ،وزنه های دو طرف به محور نزدیک یا دور می شود ؛به این ترتیب طوق روی محور حرکت می کند و باعث قطع و وصل کلید می شود.
منتظر جواب سوال های بالا هستم.
لطفا نظر خودتون رو بدین.
آرش جلیلیان