میکروکنترلر چیست؟
میکرو کنترلر چیست؟
میکروکنترلرها نقش یک رایانه ی کوچک را بازی میکنند که دارای کاربردهای مختلفی در زمینه سلامتی، صنعتی و فضایی میباشد. این قطعه، وظیفه ی کنترل عملکرد سیستمهای موجود در ماشین آلات اداری، مچ بند های سلامتی، دستگاههای بیمارستانی، لوازمخانگی، رباتها، وسایل نقلیه موتوری و غیره را دارد. اجزای آن شامل حافظه، وسایل جانبی و مهمترین قسمت یعنی پردازنده است. در ادامه به انواع میکروکنترلر، کاربردهای آن، تفاوتش با میکروپروسسور و مزایای آن می پردازیم، پس با ما همراه باشید.
میکروکنترلر (Microcontroller) کامپیوتری کوچک است که روی یک تراشه تعبیه شده است. این قطعه شامل یک یا چند پردازنده (CPU)، تایمر (Timer and Counter)، یک حافظه کوچک (ROM, RAM)، درگاههای ورودی/خروجی قابل برنامهریزی (I/O Ports) و مبدلهای آنالوگ و دیجیتال (ADC, DAC) است. با توجه به نوع سیگنالهای ورودی، مبدلها جهت برقراری ارتباط با دستگاه تحت کنترل استفاده میشوند. همچنین از تایمر جهت ایجاد یک وقفه پس از تعداد مشخصی از شمارش، به منظور انجام متوالی یک عمل استفاده میگردد.
اما هدف آن، کنترل عملکرد سیستمهای تعبیه شده در ماشین آلات اداری، رباتها، لوازم خانگی، وسایل نقلیه موتوری و شماری از ابزارآلات مکانیکی دیگر است. حتی در وسایل سادهای چون یک ماشین حساب نه چندان پیچیده، کنترل از راه دور تلویزیون و ساعت مچی دیجیتال هم از این قطعه استفاده شده است. همان گونه که از نامش پیداست، واژهی میکروکنترلر به معنای کنترلکننده ای در سایز بسیار کوچک میکرو است. میکرو یعنی ۱۰ به توان -۶، یک واحد ریاضی یونانی است.
میکروکنترلر یک قطعه از نوع مدار مجتمع یا IC است که قابل برنامهریزی بوده و میتواند به تنهایی ابزارهای دیگر را کنترل کند. در حقیقت هر میکروکنترلر میتواند محاسبات منطقی و حسابی را با استفاده از یک ریزپردازنده که درون آن قرار گرفته است، انجام دهد.
انواع میکروکنترلر
امروزه انواع مختلفی از این قطعه از قبیل ۴ بیتی ، ۸ بیتی ، ۶۴ بیتی و ۱۲۸ بیتی در بازار موجود است. این دسته بندی بر اساس طول کلمه انجام می شود. امروزه تولیدکنندگان بزرگی در سراسر جهان به تولید میکروکنترلرها مشغول هستند. یکی از مهم ترین تولیدکنندگان این قطعه که محصول خود را با نام تجاری AVR عرضه می کند، شرکت Atmel است که محصولات آن در ایران به آسانی قابل دسترسی است. برنامهریزی این نوع میکروکنترلر با زبان C و توسط کامپایلر codevision، یا با زبان بیسیک و توسط نرمافزار BASCOM انجام میشود.
شرکت Microchip یکی دیگر از تولیدکنندگان مشهور در جهان است که محصولات خود را با نامهای تجاری PIC و dsPIC به مشتریان خود عرضه میکند.
شرکتهای بزرگ دیگری همچون موتورولا و فیلیپس، intel و TI نیز در زمینه تولید میکروکنترلر فعالیت میکنند. میکروکنترلرهای قدرتمند و پرطرفدار ۳۲ بیتی جدید با نام تجاری ARM که توسط شرکت های NXP، Atmel و ST تولید میشوند، امروزه با رشد چشم گیری در بازار روبرو شده اند.
به طورکلی با توجه به پارامترهای مختلفی چون حافظه، ولتاژ تغذیه، تعداد و نوع پینهای ورودی / خروجی، اندازه فلش، سرعت، قابلیت PWM، ADC، DAC و غیره، میتوان بهترین و قوی ترین میکروکنترلر را برای عملکرد مورد نظر انتخاب کرد. مثلاً نوع AVR برای ساخت یک ساعت ساده و سری ARM برای پروژههایی که نیاز به پردازش همزمان چندین مورد دارند مناسب است. لازم به ذکر است که سری ARM دارای قیمت بالاتری هستند.
کاربرد میکروکنترلر
میکروکنترلرها دارای کاربردهای مختلفی در زمینه سلامتی، صنعتی و فضایی میباشد. این قطعه، وظیفه ی کنترل عملکرد سیستمهای موجود در ماشین آلات اداری، مچ بند های سلامتی، دستگاههای بیمارستانی، لوازم خانگی، رباتها، دوربین دیجیتال، تلفنها و ساعتهای هوشمند، وسایل نقلیه موتوری و غیره را دارد. با توجه به اینکه قطعاتی توکار هستند، بنابراین اندازه و هزینه محصول نهایی کاهش مییابد و به طور گستردهای در تولید سیستمهای تک منظوره همچون ساخت موس رایانه به کار میروند. کنترل از راه دور تلویزیون، تلفن، فکس، چاپگر، دستگاه فتوکپی، سیستمهای حفاظتی، دزدگیر و سیستمهای کنترل صنعتی نمونه ای از این نوع هستند. اما کاربرد این قطعه تنها به موارد بالا محدود نمیشود و میتوان به مواردی همچون دستگاههای سنجش و کنترل نور، دما، تشخیص و ایمنی آتش، ابزار دقیق صنعتی، دستگاههای اندازهگیری مانند ولت متر، کنتور و غیره اشاره کرد.
مزایای استفاده از میکروکنترلر
مزیت اصلی استفاده از آنها، ساخت مدارهای سادهتر، کوچکتر، با سرعت و دقت بالاتر است. اما مزیت بسیار مهم آنها کم شدن تعداد آی سی ها و قابلیت چند بار نوشتن و پاک کردن کدها در برنامه نویسی است.
میکروپروسسور چیست؟
میکروپروسسور (Microprocessor) هم یک نوع آیسی میباشد که تنها دارای واحد پردازش مرکزی (CPU) است و سایر اجزای جانبی چون رم، رام و قطعات خارجی را ندارد. به همین دلیل سیستمهای ساخته شده با آنها، پرحجم بوده و مصرف آنها بالاست. اما حافظه ی آنها قابل ارتقا بوده و قابلیت پردازش بالا برای انجام عملیات پیچیده ای چون بازیها، ایجاد وبسایت، نرمافزار و غیره را دارند. این در حالیست که میکروکنترلر برای عملکرد خود نیازی به اجزای خارجی ندارد و همین موضوع آن را به عنوان گزینه مناسبی برای تجهیزات تعبیه شده در صنایع مختلف تبدیل کرده است. میکروپروسسور دارای کدهای عملیاتی بسیاری برای انتقال داده از حافظه خارجی به پردازنده ی مرکزی است. در حالی که میکروکنترلرها تنها دارای یک یا دو کد میباشند.
تفاوت میکروپروسسور و میکروکنترلر
اگر به دنبال مقادیر زیادی از حافظه با سرعت پردازش بالا، پشتیبانی از وضوح بیشتر از ۷۲۰p (شامل رابط کاربر گرافیکی با وضوح بالا)T پشتیبانی از USB 3.0 و حافظه ی قابل ارتقا هستند، میکروپروسسور بهترین گزینه برای شما خواهد بود. میکروکنترلر و میکروپروسسور هر دو دارای یک تکنولوژی هستند اما تفاوتهای بسیاری با هم دارند. در میکروپروسسور از نظر ساختاری، تمامی تجهیزات جانبی در آیسیهای مجزا به ریزپردازنده وصل میشود و نقش مغز یک رایانه را دارد، درحالیکه همه ی تجهیزات در میکروکنترلر در یک آیسی وجود دارد که به تنهایی قادر به انجام وظایفی است و همین سبب تولید محصولی مقرون به صرفه میشود. از طرف دیگر میکروکنترلر به دلیل مصرف کم توان، با باتری هم قابل تغذیه است و سبب صرفه جویی در مصرف انرژی میشود.
طرز کار میکروکنترلر
میکروکنترلر در هر وسیله الکتریکی که اطلاعات را ذخیره، اندازهگیری، نمایش یا محاسبه میکند وجود دارد و در سیستمهای توکار استفاده میشود. پردازنده (CPU) قلب این قطعه است که وقتی ورودی از طریق پینهای ورودی و دستورالعملها از طریق برنامهها آماده باشد، دادهها را بر اساس آن پردازش میکند و در خروجی ارائه میدهد. حافظه مانند RAM، ROM، EPROM، EEPROM و Flash به منظور ذخیره تمام برنامهها و دادهها تعبیه شده است. پورتهای خروجی/ ورودی به عنوان رابط دستگاههای ورودی و خروجی خارجی مثل واحدهای نمایشگر استفاده میشوند. مبدلها به منظور تبدیل دادهها از دیجیتال به آنالوگ و بالعکس به کار میروند
دیدگاهتان را بنویسید