
پروژه : كنترل سخت افزار به وسيله نرم افزار توسط ميكروكنترلر
مقدمه
ما كامپيوترها را به عنوان جز مركزي بسياري از فرآورده هاي صنعتي و مصرفي از جمله در ماشينهاي لباس شويي , ساعتهاي اداري سيستم هوشيار, وسايل سرگرمي همچون اسباب بازي, تجهيزات صوتي, ماشينهاي تايپ و فتوكپي و تجهيزات صنعتي مانند PLC, CLC و مته هاي فشاري مي يابيم. در اين مجموعه ها, كامپيوترها وظيفه كنترل را در ارتباط با دنياي واقعي براي روشن و خاموش كردن وسايل و نظارت بر وضعيت آنها انجام مي دهند. ميكروكنترلرها بر خلاف ميكروكامپيوترها و ريز پردازنده ها, اغلب در چنين كاربردهايي يافت ميشوند.
توان, ابعاد و پيچيدگي ميكروكنترلرها با اعلام ساخت 8051 يعني اولين عضو خانواده ميكروكنترلرهاي Mcs-51 در سال 1980 توسط اينتل پيشرفت چشم گيري كرد. امروزه انواع گوناگوني از IC وجود دارند.
شكل صفحه بعد براي نشان دادن و روشن ساختن تفاوت بين ميكروكنترلها و ريزپردازنده ها رسم شده است. در حالي كه ريزپردازنده يك CPU ي تك تراشه اي است، ميكروكنترلر در يك تراشه واحد شامل CPU و بسياري از مدارات لازم براي يك سيستم ميكروكامپيوتري كامل مي باشد. اجزاي داخل خط چين در شكل زير بخش كاملي از اغلب IC هاي ميكروكنترلر مي باشند. علاوه بر CPU ميكروكنترلرها شامل RAM,ROM يك رابط سريال، يك رابط موازي، تايمر و مدارات زمان بندي وقفه مي باشند كه همگي در يك IC قرار دارند. البته مقدار RAM روي تراشه حتي به ميزان آن در يك سيستم ميكروكامپيوتري كوچك هم نمي رسد اما آن طور كه خواهيم ديد اين مساله محدوديتي ايجاد مي كند زيرا كاربردهاي ميكروكنترلر بسيار متفاوت است.
ميكروكنترلها پردازنده هايي اختصاصي هستند. آنها به خودي خود در كامپيوترها به كارنمي روند، بلكه در فرآورده هاي صنعتي و وسايل مصرفي مورد استفاده قرار مي گيرند. استفاده كنندگان اين فرآورده ها اغلب از وجود ميكروكنترلها كاملاً بي اطلاع هستند. از ديد آنها اجزاي داخلي وجود دارند اما جزو جزئيات بي اهميت طراحي به شمار مي روند. براي مثال اجاق هاي مايكروويو، ترموستات هاي قابل برنامه ريزي، ترازوهاي الكترونيكي و حتي خودروها را مي توانيد در نظر بگيريد. قسمت الكترونيكي هر يك از اين فرآورده ها عموماً شامل ارتباط ميكروكنترلر با كليدهاي فشاري، سوئيچ ها، وسايل هشدار دهنده و لامپ هاي روي يك تابلو مي باشد. در نتيجه به استثناء برخي امكانات اضافي، طرز استفاده آنها با فرآورده هاي الكترومكانيكي قبلي تفاوتي نكرده است و ميكروكنترلر آنها از ديد استفاده كنندگان مخفي است.
برخلاف سيستم هاي كامپيوتري كه توسط قابليت برنامه ريزي و دوباره برنامه ريزي شدن، باز شناخته مي شوند، ميكروكنترلر ها يك بار براي هميشه وبراي يك كار برنامه ريزي مي شوند. اين مقايسه به يك تفـاوت اسـاسي در معماري اين دو سيستم منجر مي شود. سيستم هاي كامپيوتري نسبت RAM به ROM بالايي دارند و برنامه هاي كاربران در يك فضاي نسبتاً بزرگ RAM اجرا مي شود در حالي كه روال هاي ارتباط با سخت افزار در يك فضاي كوچك ROM اجرا مي گردد. از طرف ديگر ميكروكنترلرها نسبت ROM به RAM بالايي دارند، برنامه كنترلي آنها كه شايد نسبتاً بزرگ هم باشد در ROM ذخيره مي شود، در حالي كه RAM فقط براي ذخيره موقت مورد استفاده قرار مي گيرد. از آنجا كه برنامه كنترلي براي هميشه در ROM ذخيره مي شود در مرتبه ميان افزار قرار مي گيرد، يعني چيزي بين سخت افزار (مدارهاي واقعي) و نرم افزار (برنامه هايي در RAM كه هنگام خاموش شدن سيستم پاك مي شوند).
تفاوت بين سخت افزار ونرم افزار تا حدي شبيه به تفاوت بين يك صفحه كاغذ (سخت افزار) و كلمات نوشته شده روي آن (نرم افزار) مي باشد. ميان افزار را مي توان به صورت فرمهاي استانداردي كه براي يك كاربر مشخص طراحي و چاپ شده ا ند در نظر گرفت.
با توجه به مطالب بيان شده (نياز به يك سيستم مجتمع آموزشي در جهت ارتقاء عملي دانش پژوهان كشور و معرفي ميكروكنترلرها و نحوه كنترل سخت افزار به وسيله نرم افزار توسط ميكروكنترلر) اين سيستم به عنوان يك ساختار آزمايشي در جهت آشنايي دانش پژوهان به عنوان يك پروژه فارق التحصيلي ارائه شد.
طراحي سخت افزار : اين سيستم متشكل از اجزايي زير مي باشد.
1ـ سيستم كنترل كننده
- پردازنده مركزي كه يك ميكروكنترلر 8052 مي باشد
- فضاي حافظه RAM خارجي به اندازه 2 كيلوبايت
- فضاي حافظه ROM خارجي به اندازه 4 كيلوبايت
- عدد تراشه 8255 جهت ارتباط با وسايل ورودي/خروجي جانبي سيستم
- تراشهِ ارتباط سريال با كامپيوتر PC (Max 232)
2ـ سيستم نمايشگر
- نمايشگر 7 قسمتي با 6 عدد 7-Seg
- شمارنده BCD
- ميكروسوئيچ به عنوان شبيه ساز شمارش اتفاقات
3ـ صفحه كليد 4*8 جهت ورود كدهاي برنامه
4ـ راه انداز و كنترل كننده موتور DC
5ـ راه انداز فرستنده و گيرنده مادون قرمز
6ـ منبع تغذيه
درباره :
AVR میکروکنترلر , PIC میکروکنترلر , آلارمهاي سوييچهاي شبکه , شبيه سازی كامپيوتر ,
|