جلسه AVR,1 : میکروکنترلر چیست؟ انواع میکروکنترلر ها

دوره آشنایی و تحلیل میکروکنترلر AVR ، فصل 1 : آشنایی با میکروکنترلر های AVR ، جلسه 1 : میکروکنترلر چیست ؟ انواع میکروکنترلر ها

حدود 4 دهه پیش در سال 1971 میلادی شرکت اینتل اولین میکروکنترلر را طراحی و ساخت. اولین میکروکنترلر با نام 8080 در اوایل سال 1980 روانه بازار گردید. بعد ها امتیاز ساخت میکروکنترلر به شرکت های دیگری واگذار شد و شرکت های زیادی در حال حاضر میکروکنترلر های مختلف تولید می کنند.

میکروکنترلر چیست ؟

نام میکرو کنترلر از دو عبارت میکرو و کنترلر تشکیل یافته است. اولین معنایی که به ذهن ها می رسد کاربرد میکروکنترلر به عنوان یک کنترل کننده کوچک می باشد. در حقیقت این قطعات مانند یک کامپیوتر بسیار کوچک توانایی پردازشی دارند و به کمک ورودی/خروجی های مختلف می توانند با قسمت های دیگر مدار ارتباط برقرار کنند.
برای مثال زمانی را فرض کنید که شما می خواهید سرعت یک موتور با زدن یکی از کلید ها بیشتر شده و با زدن کلید دیگری کمتر شود. علاوه بر این یک کلید دیگر برای اینکه موتور با هر بار زدن کلید روشن و خاموش شود نیاز دارید. اینجا میکرو کنترلر به کمک شما می آید و شما پردازش مورد نیاز برای این کار را توسط میکرو کنترلر می توانید انجام دهید.

چه کار هایی می توان با میکروکنترلر انجام داد؟

توسط میکرو کنترلر می توانید ورودی های دیجیتالی یا آنالوگی را دریافت کرده و با توجه به مقادیر ورودی، خروجی دلخواه را پردازش و ایجاد نمود.

الگوریتم های دلخواه را به صورت کد های برنامه نویسی نوشت و آن را در میکرو کنترلر اجرا نمود و محاسبات انجام داد.

با کمک میکرو کنترلر می توانید نمایشگر های مختلف مانند 7Segment و نمایشگر های کاراکتری یا گرافیکی لمسی را راه اندازی کرد.

به کمک تایمر ها زمان را محاسبه کرد و یا پالس های خروجی دلخواه ایجاد نمود. ورودی های آنالوگ یا دیجیتال را دریافت کرد. صفحه کلید ماتریسی راه اندازی کرد.

و در نهایت به کمک پروتکل ها با قطعات و میکرو کنترلر های دیگر و کامپیوتر ارتباط برقرار کرد.

میکروکنترلر ها از بخشهای زیر تشکیل شده اند:
Cpu واحد پردازش
Alu واحد محاسبات
I /O ورودی ها و خروجی ها
Ram حافظه اصلی میکرو
Rom حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد
Timer برای کنترل زمان ها
و…

آیا میکروکنترلر چیز جدیدی را با خود آورده است؟

جواب منفی است تمام کارهایی که ما با میکرو کنترلر می توانیم انجام  بدهیم با قطعات دیگر هم می توانیم انجام بدهیم چون ما قبلا هم تایمر داشتیم هم کانتر هم حافظه هم پردازنده و… . در واقع میکروکنترلر قطعه ای است با تمام این امکانات که به صورت یک آی سی آماده شده است و هزینه پیچیدگی و  حجم را به نحوه قابل ملاحضه ای کاهش میدهد. میکروکنترلر چیست

[ads1]

تفاوت میکروپروسسور و میکروکنترلر

میکروپرسسور یک پردازنده است و برای کار باید به  آن چیپ های حافظه و چیز های دیگری را اضافه کرد این امکان در صورتی کاربردیست که بر حسب کارمان حافظه مناسب و دیگر قطعات را مانند تایمرها و غیره به تعداد و کاربرد دلخواه استفاده کنیم. در این صورت مدار پیچیده تر خواهد بود و از لحاظ  هزینه هم هزینه بیشتری خواهد داشت. به همین دلیل امروزه از میکروپرسسورها کمتر استفاده می شود اما این روزها میکرو کنترلر های جدید با حافظه های زیاد  تعداد تایمر زیاد پورت های زیاد و تنوع بسیار زیاد آنها بر حسب این امکانات دست ما را باز گذاشته است تا دیگر میکروپرسسورها را فراموش کنیم.

انواع میکروکنترلر

از میکروکنترلر های رایج در ایران، می توان به خانواده های PIC, ARM, 8051 و AVR اشاره کرد، که خانواده AVR از محبوبیت بالایی نسبت به دیگر خانواده های میکروکنترولر برخوردار است. میکروکنترلر چیست

مقایسه میکروکنترلر های خانواده PIC, ARM, 8051 و AVR

حداکثر فرکانس کاری:

ARM > از 1 مگا هرتز تا 2 گیگا هرتز در بعضی از نمونه (در نمونه های عادی بالای 500 مگاهرتز)
AVR > از 1 تا 20 مگاهرتز در بعضی از نمونه ها (در نمونه های عادی تا 16 مگا هرتز میباشد)
PIC > از 1 تا 20 مگاهرتز (در داخل میکرو فرکانس به 2 تقسیم میشود)
8051 > از 4 تا 24 مگاهرتز (در داخل میکرو فرکانس به 12 تقسیم میشود)

مطالعه بیشتر: امکانات میکروکنترلر AVR میکروکنترلر چیست

نویز پذیری (امتیاز از 100)

AVR > 70
8051 > 60
ARM > 50
PIC > 30

امکانات (امتیاز از 100)

ARM > 100
AVR > 85
PIC > 85
8051 > 30

مصرف در دنیا

AVR > خیلی زیاد
ARM > زیاد
PIC > نسبتا زیاد
8051 > کم – از رده خارج می شود

تعداد کامپایلر ها و نرم افزار های برنامه نویسی

AVR >بیشتر از 10 نرم افزار
pic > هفت عدد
arm > پنج عدد
8051 > چهار عدد

[ads1]

برخی از میکروکنترلر ها کوچیک تر از چیزی هستند که به نظر می رسد

همانطور که در تصاویر زیر مشاهده می کنید، ممکن است تمام حجم داخل یک میکروکنترلر فضای مفید قرار گرفتن قطعات نباشد، برای مثال در میکروکنترلر های با پکیج DIP همانند تصویر زیر تنها بخشی از آی سی را قطعات در بر گرفته و بیشتر سطح قطعه برای بیرون کشیدن اتصالات می باشد. میکروکنترلر چیست

تصویر زیر ریز بودن اتصالات داخلی میکروکنترلر را به خوبی نشان می دهد.