|
تحقیق کاربرد میکروکنترلرها در وسایل الکترونیکی و کامپیوترها
تحقیق کاربرد میکروکنترلرها در وسایل الکترونیکی و کامپیوترها
|
|
| دسته بندی | کامپیوتر و IT |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1073 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 94 |
تحقیق کاربرد میکروکنترلرها در وسایل الکترونیکی و کامپیوترها
1-1- مقدمه
گر چه کامپیوترها تنها چند دهه ای است که با ما همراهند، با این حال تأثیر عمیق آنها بر زندگی ما با تأثیر تلفن ، اتومبیل و تلویزیون رقابت می کند. همگی ما حضور آنها را احساس می کنیم، چه برنامه نویسان کامپیوتر و چه دریافت کنندگان صورت حساب های ماهیانه که توسط سیستم های کامپیوتری بزرگ چاپ شده و توسط پست تحویل داده می شود. تصور ما از کامپیوتر معمولا داده پردازی است که محاسبات عددی را بطور خستگی ناپذیری انجام می دهد.
ما با انواع گوناگونی از کامپیوترها برخورد می کنیم که وظایفشان را زیرکانه و بطرزی آرام، کارا و حتی فروتنانه انجام می دهند و حتی حضور آنها اغلب احساس نمی شود. ما کامپیوترها را به عنوان جزء مرکزی بسیاری از فرآورده های صنعتی و مصرفی از جمله،در سوپرمارکت ها داخل صندوق های پول و ترازوها؛ در خانه، در اجاق ها، ماشین های لباسشویی، ساعت های دارای سیستم خبردهنده و ترموستات ها؛ در وسایل سرگرمی همچون اسباب بازی ها، VCR ها، تجهیزات استریو و وسایل صوتی؛ در محل کار در ماشین های تایپ و فتوکپی؛ و در تجهیزات صنعتی مثل مته های فشاری و دستگاههای حروفچینی نوری می یابیم. در این مجموعه ها کامپیوترها وظیفه «کنترل» را در ارتباط با “دنیای واقعی” ، برای روشن و خاموش کردن وسایل و نظارت بر وضعیت آنها انجام می هند. میکروکنترلرها (برخلاف میکروکامپیوترها و ریزپردازنده ها ) اغلب در چنین کاربردهایی یافت می شوند.
با وجود این که بیش از بیست سال از تولد ریزپردازنده نمی گذرد، تصور وسایل الکترونیکی و اسباب بازیهای امروزی بدون آن کار مشکلی است. در 1971 شرکت اینتل 8080 را به عنوان اولین ریزپردازنده موفق عرضه کرد. مدت کوتاهی پس از آن، موتورولا، RCA و سپس MOS Technology و zilog انواع مشابهی را به ترتیب به نامهای 6800 ، 1801 ، 6502 و Z80 عرضه کردند. گر چه این مدارهای مجتمع IC) ها ) به خودی خود فایده چندانی نداشتند اما به عنوان بخشی از یک کامپیوتر تک بورد[1] (SBC) ، به جزء مرکزی فرآورده های مفیدی برای آموزش طراحی با ریزپردازنده ها تبدیل شدند.
از این SBC ها که بسرعت به آزمایشگاههای طراحی در کالج ها،دانشگاهها و شرکت های الکترونیک راه پیدا کردند می توان برای نمونه از D2 موتورولا، KIM-1 ساخت MOS Technology و SDK-85 متعلق به شرکت اینتل نام برد.
میکروکنترلر قطعه ای شبیه به ریزپردازنده است. در 1976 اینتل 8748 را به عنوان اولین قطعه خانواده میکروکنترلرهای MCS-48TM معرفی کرد. 8748 با 17000 ترانزیستور در یک مدار مجتمع ،شامل یک CPU ،1 کیلوبایت EPROM ، 27 پایه I/O و یک تایمر 8 بیتی بود. این IC و دیگر اعضای MCS-48TM که پس از آن آمدند، خیلی زود به یک استاندارد صنعتی در کاربردهای کنترل گرا تبدیل شدند. جایگزین کردن اجزاء الکترومکانیکی در فرآورده هایی مثل ماشین های لباسشویی و چراغ های راهنمایی از ابتدای کار، یک کاربرد مورد توجه برای این میکروکنترلرها بودند و همین طور باقی ماندند. دیگر فرآورده هایی که در آنها می توان میکروکنترلر را یافت عبارتند از اتومبیل ها،تجهیزات صنعتی، وسایل سرگرمی و ابزارهای جانبی کامپیوتر(افرادی که یک IBM PC دارند کافی است به داخل صفحه کلید نگاه کنند تا مثالی از یک میکروکنترلر را در یک طراحی با کمترین اجزاء ممکن ببینند).
...
خلاصه سخت افزار
1-2 مروری بر خانواده MCS-51TM
MCS-51TM خانواده ای از میکروکنترلرهاست که توسط شرکت اینتل به بازار عرضه شده است. دیگر تولیدکنندگان IC نظیر زیمنس، AMD ، فوجیستو و فیلیپس به عنوان تولید کننده ثانویه ، IC های این خانواده را تحت مجوز اینتل تولید می کنند. هر میکروکنترلر این خانواده از امکاناتی مناسب با یک سری طراحی های مشخص برخوردار است.
در این فصل معماری سخت افزار خانواده MCS-51TM معرفی می شود. برگه اطلاعات اینتل را برای ابزارهای سط ورودی[1] (مثل 8051AH) در ضمیمه ث می توان یافت. برای جزئیات بیشتر،مثل مشخصات الکتریکی این ابزارها باید به این ضمیمه مراجعه کرد.
بسیاری از مشخصات سخت افزاری با چند دستورالعمل توضیح داده شده اند. برای هر مثال شرح مختصری داده شده. همچنین برای خلاصه دستورالعمل های 8051 به ضمیمه الف و برای تعریف هر دستورالعمل می توانید به ضمیمه پ مراجعه کنید.
8051 یک نوع IC نوعی و اولین عضو این خانواده است که بصورت تجاری مطرح شد خلاصه مشخصات این IC از این قرار است:
qK4 بایت ROM
q 128 بایت RAM
q چهار درگاه I/O[2] (ورودی - خروجی) هشت بیتی
q دو تایمر / شمارنده[3] 16 بیتی
q رابط سریال[4]
q K 64 بایت فضای حافظه خارجی برای کد
q K64 بایت فضای حافظه خارجی برای داده
q پردازنده بولی[5] (که عملیات روی بیت ها را انجام می دهد)
q 210 مکان بیتی آدرس پذیر[6]
q انجام عملیات ضرب و تقسیم در 4 میکروثانیه
دیگر اعضای خانواده MCS-51TM هر یک امکانات دیگری از قبیل ROM روی تراشه[7] ، RAM, EPROM روی تراشه و یا یک تایمر سوم را دارا هستند. در ضمن هر یک از انواع IC های این خانواده یک نسخه مشابه با CMOS کم مصرف[8] نیز دارد .
عبارت 8051 از روی تسامح به کل خانواده میکروکنترلرهای MCS-51TM اطلاق می شود. هر گاه بحث روی IC خاصی از این خانواده متمرکز شود شماره قطعه مورد نظر ذکر خواهد شد.
2-2 بررسی اجمالی پایه ها
در این بخش، معماری سخت افزار 8051 با نگاهی از بیرون به پایه های آن، معرفی می شود (شکل 2-2) و در ادامه شرح مختصری از عملکرد هر پایه ارائه می گردد.
[1] - entry-level devices
[2] - I/O port
[3] - timer/ counter
[4] - serial interface
[5] - Boolean processor
[6] - bit-addressable
[7] - On-chip ROM
[8] - low power CMOS
[1] - Single Board Computer
