ساختار داخلی بخش های مختلف میکروکنترلر ها (microcontroller) در (برق _ الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده: (  افشین رشید )



نکته : بخش های مختلف میکروکنترلر  هر کدام  برای کاربردی خاص در آن در نظر گرفته شده اند. یک طراح الکترونیک با توجه به نیازی که در پروژه دارد از بخشهای مختلف استفاده می کند. برای این منظور کافی است تنظیمات مورد نیاز در بخش مورد نظر را در حالت فعال قرار دهد. با انتخاب یک میکروکنترلر مناسب میتوانیم پروژه های الکترونیکی ساده را با صرفه جویی در تعداد آیسی مدار های دیجیتال اجرا کنیم. مزیت این روش سرعت بالای مدار و مقرون به صرفه بودن آن است.

این میکروکنترلر در سه نوع بسته بندی وجود دارد. دو مدل آن از نوع SMDو نوع ساده آن با بسته بندی دو ردیف (DIP) است.میکروکنترلر از نوع DIP به صورت بهتری روی (بورد_برد) قرار میگیرد. این نوع آیسی های میکروکنترلر بیشتر استفاده میشود.میکروکنترلر یک قطعه قابل برنامه ریزی است. یعنی میتوان روش کار را با توجه به نیاز برای این قطعه در قالب یک برنامه تعریف کرد. برای اینکه بتوانیم ایده و روش اجرای کار را برای میکروکنترلر بهگونهای تعریف کنیم که بتواند فرایند کار را به طور دقیق اجرا کند. این میکرو کامپیوتر فشرده ( میکروکنترلر) خود از بخش های مختلف زیر تشکیل شده است.

حافظه موقتی RAM : در این حافظه برنامه و بخشی از داده (Data)موقت به اجرا درمیآید و به صورت موقت تا زمانی که میکروکنترلر به جریان الکتریکی متصل است، ذخیره میشود.

حافظه خواندنی ROM : این حافظه جهت قرار گرفتن برنامه مورد نیاز و داده هایی که ثابت هستند استفاده میشود. این داده ها شامل جدولی از داده های ثابت است که برای نمایش کاراکتر و شکل های خاص در نمایشگری که سون سگمنت (Seg 7) به میکروکنترلر اتصال داده شده است به کار میرود. امروزه در میکروکنترلر ها، از خانواده فلش رام (RAM Flash Cooldisk) استفاده میشود. اگر در فرایند اجرای برنامه نیاز به ذخیره اطلاعات پایدار بدون نیاز به تغذیه باشد از حافظه های EEPROM نیز استفاده میشود. در این حالت با قطع شدن تغذیه، اطلاعات ذخیره شده در میکروکنترلر از بین نمیرود.


واحد پردازش مرکزی ـ CPU :به معنی پردازشگر است و واحد اصلی و مرکزی (مغز) میکروکنترلر به حساب میآید. پردازشگر از بخشهای محاسبه، منطق، رجیستر های اصلی و واحد دریافت و ترجمه کد های برنامه تشکیل شده است. هر قدر هماهنگی این بخشها با هم بیشتر باشد عمل پردازش سریعتر صورت میگیرد، این نوع میکروکنترلر ها را میکروکنترلر سرعت بالا مینامند.

ورودی و خروجی دیجیتالی ـ O/I DIGITAL :این بخش شامل مجموعه پایه های ورودی و خروجی میکروکنترلر است، عملکرد این پایه ها از طریق دستور های تدوین شده در برنامه نویسی قابل تعریف است. به این ترتیب میتوانیم به ورودی یا خروجی داده های (Data) مختلف را اختصاص دهیم و حالت های مختلف را به وجود آوریم.

 ساعت ـ Clock :   در این بخش یک موج مربعی بهعنوان پالس ساعت تولید میشود. این پالس مورد نیاز میکروکنترلر است، که برای مثال میتواند به دو صورت زیر تولید شود.

حالت RC داخلی: پالس ساعت در داخل تراشه (آیسی IC)میکروکنترلر تولید میشود.

حالت کریستال خارجی: با نصب یک کریستال پیزو الکتریک به پایه های میکروکنترلر پالس ساعت تولید میشود.در اکثر کاربرد‌ ها از حالت RC داخلی استفاده میشود ، زیرا دیگر نیاز به قطعه خارجی برای اتصال به میکروکنترلر ندارد.


وقتی که قرار است یک پروژه با میکروکنترلر های  انجام داده شود، بعد از مشخص شدن هدف پروژه و مقرون به صرفه بودن آن باید مراحل طراحی سخت افزار، طراحی نرم افزار الگوریتم یا فلوچارت برنامه ریزی، برنامه نویسی،  شبیه سازی  و  پیاده سازی پروگرام  کردن میکروکنترلر و بستن مدار مورد نظر روی بورد _ برد انجام شود. میکروکنترلر ها توانایی های شگفت آوری ندارند و قدرت پردازش آنها محدود است. این تراشه ها برای کارهای تخصصی مانند کنترل اسباب بازی ها، دستگاه های پزشکی، ماشینهای اداری، موتورها، دستگاه های الکترونیک خانگی و کنترل‌کننده های از راه دور به ‌کار میروند.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک