میکروکنترلرها و سیستم های تک منظوره

میکروکنترلرها و سیستم های تک منظوره

میکروپروسسورها و میکروکنترلرها بطور گسترده ای در تولید سیستم ها ی تک منظوره بکار می روند. یک محصول تک منظوره از یک میکروپروسسور (یا میکروکنترلر) برای انجام فقط و فقط یک کار استفاده می کند. یک چاپگر نمونه ای از یک سیستم تک منظوره است زیرا پرو سسور داخل آن فقط یک کار را انجام می دهد و آن این است که داده را بدست آورده و آن را چاپ کند این کار را با یک PC مبتی بر پنتیوم مقایسه نمایید.

PC میتواند برای هر کاربردی مانند پردازشگر کلمات، مراکز چاپ، پایانه، لیست های بانک، بازی های ویدیویی، سرویس دهنده شبکه و پایانه اینترنت مورد استفاده قرار گیرد، برای انواع کاربردها می توان براحتی برنامه را در PC باز کرده و آن را اجرا کرد. البته دلیل قابلیت اجرای کار های متنوع در PC این است که دارای حافظه RAM سیستم عاملی است که نرم افزار کاربردی را در RAM باز کرده و اجازه اجرای آن را به PC می دهد در یک سیستم تک منظوره تنها یک نرم افزار کاربردی وجود دارد و معمولا در ROM سوزانده می شود.

انتخاب یک میکروکنترلر

چهار نوع میکرو کنترلر ۸ بیت مهم وجود دارد. که عبارتند از ۶۸۱۱ از موتورلا،۸۰۵۱ از اینتل، Z8 از  زایلوگ PIC 16X از شرکت میکرو چیپ تکنولوژی. هر یک از میکروکنترلر های فوق مجموعه دستورات ومجموعه ثبات های خاص خود را دارد بنابر این با یکدیگر سازگار نیستند. برنامه ای که بر روی یکی از آنها نوشته شود. بر روی دیگری قابل اجرا نیست. میکروکنترلرهای ۱۶ و ۳۲ بیتی وجود دارند که بوسیله سازندگان مختلف ساخته شده اند. با این تنوع در میکرو کنتر لر ها سه روش برای این انتخاب در زیر تشریح شده است:

۱- برآورده کردن نیازها ی محاسبات کار بطور موثر و مقرون به صرفه

۲- در دسترس داشتن نرم افزار کمکی مانند کامپایلر ها ،‌ اسمبلر ها و عیب یاب

۳- منابع گسترده و قابل اعتماد برای میکرو کنترلرها

تاریخچه مختصری از ۸۰۵۱

در سال ۱۹۸۱ شرکت اینتل میکرو کنترلری به نام ۸۰۵۱ را معرفی کرد. این میکرو کنترلر دارای ۱۲۸بایت RAM  ،۴Kبایت ROM, ،دو تایمر،‌ یک پورت سریال و چهار پورت موازی (هر یک ۸ بیت) بود که همه آنها در یک تراشه تعبیه شده بودند. زمانی به آن سیستم در یک تراشه می گفتند. ۸۰۵۱ یک پروسسور ۸ بیتی است. یعنی  CPU هر بار می تواند فقط روی ۸ بیت داده کار کند. داده های بزرگتر از ۸ بیت باید به قطعات ۸ بیت بشکنند. و سپس بوسیله CPU پردازش شوند. ۸۰۵۱ کلا دارای چهار پورت I/0 با عرض ۸ بیت است. گر  چه ۸۰۵۱ می تواند حد اکثر ۶۴K  حافظه RAM  در تراشه داشته باشد.

بسیاری از سازندگان فقط ۴K بایت را در تراشه کار گذاشته اند. پس از آنکه INTEL‌ بشرط حفظ سازگاری با ۸۰۵۱ اجازه تولید را به دیگر سازندگان داد تراشه مذکور بسیار مورد توجه قرار گرفت. این توافق منجر به تولید انواع ۸۰۵۱ با سرعت متفاوت و مقداری  ROM در تراشه بوسیله نیم دو جین سازنده شد.

AT89C51 از شرکت ATMEL

این تراشه ۸۰۵۱ رایج دارای ROM  سریع می باشد،‌ در طراحی های سریع این نوع حافظه ایده آل است زیرا حافظه سریع می تواند طی چند ثانیه، در مقایسه ۲۰ دقیقه لازم برای ۸۷۵۱، پاک شود. به این دلیل AT89C51 بجای ۸۷۵۱ بکار برده شده است تا هنگام پاک کردن تراشه وقتی تلف نشود و بدین وسیله ساخت سیستم سریع گردد. هنگام استفاده از AT89C51 برای ساخت سیستم ها مبتنی بر میکرو کنترلر به سوزاننده یا برنامه ریز ROM سریع نیاز داریم، با این وجود پاک کننده ROM نیاز نیست توجه داشته باشید که در حافظه سریع باید تمام حافظه پاک شود تا بتوان مجددا آن را برنامه نویسی کرد. پاک کردن حافظه سریع با خود سوزاننده صورت می گیرد و با این دلیل پاک کننده جداگانه لازم نمی باشد.

ساختار P1-P3 و طرز کار آنها

چون پورت های ۸۰۵۱ دو طرفه هستند، همه آنها سه نوع قطعه زیر را در ساختار خود دارند.

۱- لچ    ۲- را انداز خروجی      ۳- بافر ورودی

یک بار داخلی برای P1,P2,P3 است. پورت های ۸۰۵۱ دارای هر دو مدار لچ و بافر است. بنابراین وقتی پورت ها خوانده می شوند دو امکان وجود دارد:

۱- خواندن پایه ورودی ۲- خواندن لچ

تفکیک فوق بسیار اهمیت داشته و باید خوب تفهیم شود در غیر اینصورت پورت ۸۰۵۱ آسیب خواهد دید. برای ورودی شدن هر یک از بیت ها در هر پورت ۸۰۵۱ ابتدا باید یک ۱ (منطق بالا) در آن بیت بنویسم.  چون در خواندن پورت بعضی از دستورات پورت را می خوانند و برخی دیگر لچ را می خوانند، ما اکنون خواندن پورت را ملاحظه می کنیم که در آن لچ درونی خوانده می شود ANL   P1 , A مثالی از  یک دستور است که در عوض پایه ورودی لچ  را  می خواند.