تحقیق در مورد اشنایی با میکروکنترلر ها

توضیحات

 تحقیق در مورد اشنایی با میکروکنترلر ها دارای 36 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد اشنایی با میکروکنترلر ها  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 تحقیق در مورد اشنایی با میکروکنترلر ها،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن تحقیق در مورد اشنایی با میکروکنترلر ها :

آشنایی با میکرو کنترلرها

میکروکنترلرها یکی از قطعات پرکاربرد الکترونیکی در صنایع گوناگون و مصارف شخصی می باشند که در بین علاقه مندان الکترونیک بسیار محبوب هستند. در واقع یک میکروکنترلر یک CPU مانند CPU ی کامپیوتر شماست همراه با مدارات و قطعاتی که برای کار آن ضروری است به اضافه مداراتی که امکاناتی را به آن اضافه می کند و اینها همگی در کنار هم و در یک تراشه جمع شده اند. در واقع میکروکنترلرها برنامه هایی را که برایشان نوشته شده و در داخل آنها قرار داده شده را اجرا می کنند. این برنامه ها دقیقا شبیه برنامه هایی است که در کامپیوترهای شخصی با زبانهایی مثل اسمبلی ، C ، بیسیک یا پاسکال نوشته می شوند.

میکرو کنترلرها از ابتدا تا کنون پیشرفتهای زیادی داشته اند و هم اکنون تولید کنندگان زیادی آنها را در مدلهای مختلف و با کارکردهای مختلف می سازند. بعضی از مهمترین تولید کنندگان عباتند از Atmel و Microchip .

همانطور که ذکر شد در داخل میکرو کنترلرها علاوه بر CPU (که عموما دارای گذرگاه داده 8 بیت است) مدارات دیگری نیز وجود دارند که بسته به تولید کننده و مدل آن متفاوت است. این مدارات ممکن است شامل نوسان ساز ساعت سیستم، حافظه Flash برای ذخیره برنامه، حافظه RAM ، حافظه EEPROM / Flash برای داده، شمارنده / تایمر، پورت سریال، مقایسه کننده آنالوگ، مبدل آنالوگ به دیجیتال / دیجیتال به آنالوگ، PWM ، پورت USB و; باشد.

همانطور که گفته شد با وجود این مدارات در داخل تراشه، تقریبا برای کار میکروکنترلر به هیچ مدار خارجی دیگری نیاز نیست ولی در CPU ها تمامی این مدارات در خارج از تراشه هستند. این برای میکروکنترلرها هم مزیت است و هم عیب : طراحی سخت افزار و سیستم با میکروکنترلر ساده است ولی بعنوان مثال نمی توان به آسانی فضای حافظه را افزایش داد.

از نظر پایه ها انواع آن از 8 پایه تا 40 پایه بصورت DIP و بالاتر ساخته می شود.
هر میکروکنترلر دارای یک سری دستورالعمل های نرم افزاری است که می تواند آنها را اجرا کند که به آن مجموعه دستورالعمل گفته می شود. این دستورات از یک میکرو کنترلر به دیگری تفاوت هایی دارند و در بعضی از مدلها مثل PIC و AT89s51 اصلا به هم شباهتی ندارند. این یکی از نقاط ضعف میکرو هاست. بعنون مثال برنامه ای که برای PIC16F84 نوشته شده بر روی ATMega8535 قابل اجرا نیست. تفاوت چشم گیر بین دستور العمل های مربوط به سازندگان است مثلا میکروهای سری PIC با بقیه همخوانی ندارد. این سری ساخت شرکت Microchips بوده و بقیه ساخت شرکت Atmel هستند. حال آنکه دستورات و برنامه های At89s51 کاملا به درستی بر روی At89s52 اجرا می شود. همچنین مجموعه دستورالعملها در سری 89s شبیه سری های tiny و Mega است.

برنامه ای که میکرو باید اجرا کند پس از نوشته شدن اسمبل یا کمپایل می شود تا کد ماشین برای آن میکرو تولید شود (نوشتن برنامه و تبدیل آن عموما بر روی یک PC صورت می گیرد.). پس از اینکار برنامه ترجمه شده باید به حافظه کدی که در درون میکرو است انتقال یابد. این کار توسط یک دستگاه کمکی بنام پروگرامر انجام می شود که در واقع یک مدار رابط بین کامپیوتر و میکروکنترلر است. پس از اینکار برنامه در درون میکرو باقی می ماند و هنگامی که میکرو بر روی بورد دستگاه موردنظر نصب شود شروع به اجرای برنامه می کند. در واقع چون سخت افزار میکروها (مثل تعداد پایه ها و طریقه پروگرام کردن آنها) متفاوت است هر سری از آنها پروگرامر مخصوص به خود را می خواهد.

پس برای اینکه بتوانیم از یک سری از میکروکنترلرها استفاده کنیم دو چیز لازم است: یکی اسمبلر یا کمپایلر و دیگری پروگرامر. امروزه میکروها در دستگاه های زیادی بکار می روند مثل ضبط صوت، ماشین لباس شوئی، یخچال، اتومبیل، رسیورهای ماهواره، شارژرهای باطری، تلوزیون، گوشی موبایل و ; در واقع هرجا که طراحی مدار در حدی پیچیده باشد که نتوان آنرا با قطعات گسسته اجرا کرد از میکروها استفاده می شود.

سیر تكاملی میكرو كنترلرها

اولین میكرو كنترلرها در اواسط دهه 1970 ساخته شدند. این میكرو كنترلرها در ابتدا پردازنده های ماشین حساب بودند كه دارای حافظه برنامه كوچكی از نوع ROM ، حافظه داده از نوع RAM و تعدادی درگاه ورودی/خروجی بودند.

با توسعه فناوری سیلیكون ، میكرو كنترلرهای 8 بیتی قویتری ساخته شدند. در این میكرو كنترلرها علاوه بر بهینه شدن دستورالعمل ها، تایمر/شمارنده روی تراشه، امكانات وقفه و كنترل بهینه شده خطوط I/O نیز به آنها اضافه شده است. حافظه موجود بر روی تراشه هنوز هم محدود می باشد و دربسیاری موارد كافی نیست.یكی از پیشرفتهای قابل توجه در آن زمان، قابلیت استفاده از حافظه EPROM قابل پاك شدن با اشعه ماورا بنفش، روی تراشه بود. این قابلیت، زمان طراحی و پیاده سازی محصول را بطور محسوسی كاهش داد و نیز برای اولین بار امكان استفاده از میكرو كنترلر ها را در كاربردهایی كه حجم تولید پایینی دارند، فراهم ساخت.
خانواده8051 در اوایل دهه 1980 توسط شركت اینتل معرفی گردید. از آن زمان تاكنون8051 یكی ازمحبوبترین میكرو كنترلرها بوده و بسیاری از شركتها دیگر نیز به تولید آن اقدام كرده اند. در حال حاضرمدل های مختلفی از 8051 وجود دارد كه در بسیاری از آنها امكاناتی نظیر مبدل آنالوگ به دیجیتال حجم نسبتاً بزرگ از حافظه برنامه و حافظه داده، مدولاتور عرض پالس (PWM) در خروجیها و حافظه فلش كه امكان پاك كردن و برنامه ریزی مجدد آن توسط سیگنالهای الكتریكی وجود دارد، تعبیه شده است.

میكرو كنترلرها اكنون به سمت 16 بیتی شدن در حركت هستند. میكرو كنترلر های 16 بیتی، پردازنده هایی با كارایی بالا (نظیر پردازش سیگنالهای دیجیتال ) می باشند كه در كنترل فرایندهای بلادرنگ و در مواردی كه حجم زیادی از عملیات محاسباتی مورد نیاز است، به كار برده می شوند.

بسیاری از میكرو كنترلرهای 16 بیتی، امكاناتی نظیر حجم زیاد حافظه برنامه و حافظه داده، مبدل های آنالوگ به دیجیتال چند كانالی، تعداد زیادی درگاه I/O، چندین درگاه سریال، عملكردهای بسیار سریع ریاضی و منطقی و مجموعه دستورالعمل های بسیار قدرتمند با قابلیت پردازش سیگنال را دارا می باشند.

معماری داخلی میكرو كنترلرها

ساده ترین معماری میكرو كنترلر، متشكل از یك ریز پردازنده، حافظه و درگاه ورودی/خروجی است. ریز پردازنده نیز متشكل از واحد پردازش مركزی (CPU) و واحد كنترل (CU) است.

CPU درواقع مغز یك ریز پردازنده است و محلی است كه در آنجا تمام عملیات ریاضی و منطقی ،انجام می شود. واحد كنترل ، عملیات داخلی ریز پردازنده را كنترل می كند و سیگنال های كنترلی را به سایر بخشهای ریز پردازنده ارسال می كند تا دستورالعمل ها ی مورد نظر انجام شوند.

حافظه بخش خیلی مهم از یك سیستم میكرو كامپیوتری است. ما می توانیم بر اساس به كارگیری حافظه، آن را به دو گروه دسته بندی كنیم: حافظه برنامه و حافظه داده . حافظه برنامه ، تمام كد برنامه را ذخیره می كند. این حافظه معمولاً از نوع حافظه فقط خواندنی (ROM) می باشد. انواع دیگری از حافظه ها نظیر EPROM و حافظه های فلش EEPROM برای كاربردهایی كه حجم تولید پایینی دارند و همچنین هنگام پیاده سازی برنامه به كار می روند . حافظه داده از نوع حافظه خواندن / نوشتن (RAM) می باشد . در كاربردهای پیچیده كه به حجم بالایی از حافظه RAM نیاز داریم ، امكان اضافه كردن تراشه های حافظه بیرونی به اغلب میكرو كنترلر ها وجود دارد.

درگاهها ورودی / خروجی (I/O )به سیگنال های دیجیتال بیرونی امكان می دهند كه با میكرو كنترلر ارتباط پیدا كند. درگاههای I/O معمولاً به صورت گروههای 8 بیتی دسته بندی می شوند و به هر گروه نیز نام خاصی اطلاق می شود. به عنوان مثال ، میكروكنترلر 8051 دارای 4 درگاه ورودی / خروجی 8 بیت می باشد كه P3, P2, P1, P0 نامیده می شوند. در تعدادی از میكرو كنترلر ها ، جهت خطوط درگاه I/O قابل برنامه ریزی می باشد. لذا بیت های مختلف یك درگاه را می توان به صورت ورودی یا خروجی برنامه ریزی نمود. در برخی دیگر از میكروكنترلرها (از جمله میكروكنترلرهای 8051) درگاههای I/O به صورت دو طرفه می باشند. هر خط از درگاه I/O این گونه میكرو كنترلرها را می توان به صورت ورودی و یا خروجی مورد استفاده قرار داد . معمولاً ، این گونه خطوط خروجی ، به همراه مقاومتهای بالا كش بیرونی به كار برده می شوند.

خانواده 8051

خانواده 8051 یك خانواده میكرو كامپیوتر (میكرو كنترلر ) 8 بیتی تك تراشه ای استاندارد است كه بسیار محبوب و عامه پسند می باشد و توسط سازندگان مختلف با قابلیت های متفاوت تولید می گردد. این آی سی استاندارد اصلی كه اولین عضو این خانواده می باشد، 8051 است كه یك میكرو كنترلر 40 پایه می باشد.

هم اكنون این آی سی با پیكربندی های مختلف موجود می باشد. 80C51 نوع cmos و كم مصرف این خانواده است. 8751 دارای حافظه برنامه از نوع EPROM است كه عمدتاً در هنگام پیاده سازی به كار برده می شود.

89c51 نیز دارای حافظه فلش قابل برنامه ریزی و پاك شدن (PEROM) است لذا بدون نیاز به پاك كردن با اشعه ماورابنفش ، می توان حافظه برنامه را برنامه ریزی كرد.8052 عضو بهینه شده این خانواده می باشد و حافظه RAM آن بیشتر بوده و تعداد تایمر/شمارنده آن نیز بیشتر است. انواع مختلفی از خانواده 40 پایه وجود دارد كه دارای مبدل های آنالوگ به دیجیتال ، مدولاتورهای عرض پالس و نظایر آن هستند. در بخش پایین خانواده 8051 ، میكرو كنترلر های 20 پایه قرار دارند كه از لحاظ كد ، سازگاری كاملی با انواع 40 پایه دارند و این ادوات 20 پایه برای كاربردهایی با پیچیدگی كمتر كه نیاز به خطوط I/O كمتری دارند و نیز برای كاربردهایی كه باید مصرف توان كمتری داشته باشند (مثل سیستم های قابل حمل)،ساخته شده اند.

آی سی های AT89C2051 و AT89C1051 (ساخت شركت Atmel)چنین میكرو كنترلرهایی هستند كه از لحاظ كد سازگاری كاملی با خانواده 8051 دارند و مصرف توان آنها نیز كمتر است.

8051 یك میكرو كنترلر 8 بیتی با مصرف كم و قابلیت زیاد است. تعداد زیادی از اعضای خانواده 8051 دارای معماری مشابهی هستند و هر یك از اعضا با اعضای دیگر سازگار می باشند . قابلیت های میكرو كنترلر 8051 استاندارد به شرح زیر می باشد:

• 4 كیلو بایت حافظه برنامه

• 8*256 حافظه داده RAM

• 32 خط I/O قابل برنامه ریزی

• دو عدد تایمر / شمارنده 16 بیتی

• 6 منبع وقفه

• درگاه UART سریال قابل برنامه ریزی

• قابلیت اتصال به حافظه بیرونی

• بسته بندی 40 پایه استاندارد

مقدمه ای بر میکروکنترلرهای AVR :

میکروهای AVR دارای انعطاف پذیری غیر قابل مقایسه و بی همتایی هستند.آنها قادر به ترکیب هر نوع کدی با یک معماری کارامد از طریق زبانهای C و Assembly هستند و قادرند از طریق این برنامه ها تمام پارامترهای ممکن در یک سیکل یا چرخه ماشین را با دقت بسیار بالا هماهنگ کنند.
میکرو AVR دارای معماریی است که میتواند در تمام جهات مورد استفاده شما،عمل کند میکرو AVR معماریی دارد که برای شما کارایی 16 بیتی ارائه می دهد که البته قیمتش به اندازه یک 8 بیتی تمام می شود.

بهره های کلیدی AVR :

دارای بهترین MCU برای حافظه فلش در جهان ! (MCU: Master Control Unit)
دارای سیستمی با بهترین هماهنگی
دارای بالاترین کارایی و اجرا در CPU (یک دستورالعمل در هر سیکل کلاک)
دارای کدهایی با کوچکترین سایز
دارای حافظه خود برنامه ریز
دارای واسطه JTAG که با IEEE 1149.1 سازگار است
(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.)
دارای سخت افزار ضرب کننده روی خود
دارای بهترین ابزارها برای پیشرفت و ترقی
دارای حالات زیادی برای ترفیع دادن یا Upgrade .

برای دریافت اینجا کلیک کنید