امرووزه در اکثر دستگاه های الکترونیکی اطراف ما، میکروکنترلر وجود دارد.
در واقع میکروکنترلر، قطعاتی یا ساختار ساده و فشرده هستند که دارای پردازند، حافظه و تجهیزات جانبی بوده و در ربات ها، محصولات پزشکی، لوازم خانگی و…کاربرد زیادی دارند.
از این رو در این مطلب تصمیم گرفتیم با نحوه کارکرد این محصول بیشتر آشنا شویم. با ما همراه باشید.
اجزای مختلف میکروکنترلر
اگر بخواهیم به زبان ساده به تعریف میکروکنترلر بپردازیم، باید بگوییم که یک کامپیوتر بسیار کوچک است که در کنار دیگر قطعات الکترونیکی در سیستم مورد نظر، در نهایت عملکرد یک کامپیوتر را فراهم می کند.
امروزه این قطعه به طور گسترده در ساخت ربات ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
اما… برای آشنایی بیشتر با میکروکنترلرها، ابتدا نیاز است اجزای مختلف آن را بشناسیم که عبارتند از:
- سی پی یو
همان طور که می دانید وظیفه سی پی یو، پردازش داده ها، رمزگشایی و… است؛ چرا که مغز میکروکنترلر به شمار می آید.
- حافظه
تمامی داده ها پس از پردازش در بخش حافظه ثبت و ذخیره می شوند. به طور معمول دو نوع حافظه اصلی وجود دارد که شامل حافظه داده و حافظه برنامه است. حافظه داده محل ذخیره سازی داده های موقت بوده و حافظه برنامه نیز بدون نیاز به منبع تغذیه، اطلاعات را به شکل دائمی ذخیره سازی کرده و در دسترس قرار می دهد.
- ورودی و خروجی
این بخش نیز برای اتصال به سایر دستگاه ها تعبیه شده که شامل پورت های ورودی و خروجی می باشد. پورت ورودی، اطلاعات مختلف را به شکل داده های باینری دریافت کرده و به واحد پردازنده ارسال می نمایند.
پورت های خروجی نیز داده ها را به سایر دستگاه های خارجی می فرستند تا در نهایت سیسم مورد نظر عملکردی دقیق داشته باشد.
- تایمر
تایمر نیز همان طور که از اسمش پیداست، فرآیند زمان بندی و شمارش را اجرا و پشتیبانی می کند. از مهم ترین وظایف این بخش می توان به ساخت نوسانات، شمارش پالس و اندازه گیری آن و… اشاره نمود.
- مبدل آنالوگ به دیجیتال
به منظور استفاده از برنامه های جانبی در میکروکنترلر نیاز به سیگنال های جانبی نیز می باشد که مبدل آنالوگ به دیجیتال این امکان را فراهم می کند.
- مبدل دیجیتال به آنالوگ
این مبدل دقیقا عملکردی برعکس مبدل قبلی دارد و بیشتر برای موتورهای DC که نوعی دستگاه آنالوگی است مورد استفاده قرار می گیرد.
- کنترل کننده
همان طور که از نامش پیداست، این واحد میزان تاخیر در اجرای برنامه های مختلف را اندازه گیری و کنترل می کند تا در نهایت، عملکرد سیستم دچار اختلال نگردد.
- بلوک عملکرد خاص
این بخش جزو اجزای ثابت میکروکنترلر نبوده و بیشتر برای پورت های اضافی و قابلیت های بیشتر مثل استفاده در ربات ها و… کاربرد دارد.
نحوه عملکرد میکروکنترلر
حالا که با تمامی بخش های مهم یک میکروکنترلر آشنا شدیم، به شکل ساده تر می توان نحوه عملکرد این قطعه مهم و کاربردی را شرح داد.
یک میکروکنترلر درون یک سیستم قرار می گیرد تا داده های ورودی و خروجی را توصیف و پردازش نماید. همچنین به کمک حافظه ای که در آن تعبیه شده، تمام اطلاعات و دستورات مختلف را در خود ذخیره می نماید.
ابتدا برای شروع کار، میکروکنترلر به آدرسی که دستور العمل های کاربر در آن ذخیره شده نیاز دارد. همان طور که گفتیم پردازند یا CPU مانند مغز میکروکنترلر است که اطلاعات ورودی را از راه پین های ورودی دریافت و پردازش کرده و از راه خروجی ارائه می دهد.
داده های مختلف نیز در حافظه ROM، EPROM،EEPROM و Flash ذخیره می شوند. مبدل ها نیز برای تبدیل این داده ها از دیجیتال به آنالوگ و برعکس مورد استفاده قرار می گیرند.
جمع بندی
در این مطلب تلاش کردیم ابتدا با مفهوم و تعریف میکروکنترلر آشنا شویم و گفتیم امروزه دارای کاربردهای زیادی در تولید محصولات پزشکی و خانگی و.. می باشد. در ادامه با اجزای اصلی این قطعه الکترونیکی کوچک آشنا شدیم که عبارتند از:
- سی پی یو
- حافظه
- ورودی و خروجی
- تایمر
- مبدل آنالوگ به دیجیتال
- مبدل دیجیتال به آنالوگ
- کنترل کننده
- بلوک عملکرد خاص
و کاربرد و وظایف هر بخش را بررسی کردیم. در نهایت نیز نحوه عملکرد میکروکنترلر را شرح دادیم. امیدواریم این مطلب راهنمای مناسبی به منظور آشنایی با روش کار این قطعه کاربردی و مهم برای شما باشد.