تحقیق درباره ميكروكنترلر 8051
«مقدمه»
با وجود اينكه بيش از بست سال از تولد ريز پردازنده نمي گذرد،تصور وسايل الكترونيكي و اسباب بازيهاي امروزي بدون آن كار مشكلي است.در 1971 شريك انيتل،8080 را به عنوان اولين ريز پردازنده موفق عرضه كرد.مدت كوتاهي پس از آن،موتور ولا،RCA و سپس Mostechnologyو Zilog انواع مشابهي را به ترتيب به نامهاي 6800،1801،6502،Z80 عرضه كردند.گرچه اين مدارهاي مجتمع (IC) به خودي خود فايده چنداني نداشتند اما به عنوان بخشي از يك كامپيوتر تك بورد(SBC) به جزء مركزي فرآورده هاي مفيدي براي آموزش طراحي با ريز پردازنده ها تبديل شدند.تز تيم SBC ها كه به سرعت به آزمايشگاههاي طراحي در كالج،دانشگاهها و شركت هاي الكترونيك راه پيدا كردند مي توان براي نمونه از D2 موتورولا،KIM-1 ساخت Mos technology و SDK-85 متعلق به شركت انتيل نام برد.
ميكروكنترلر قطعه اي شبيه به ريز پردازنده است.در 1976 انتيل 8748 را به عنوان اولين قطعه خانوادة ميكروكنترلرهاي MCS-48TM معرفي كرد.8748 با 17000 ترانزيستور،در يك مدار مجتمع،شامل يك cpu، 1كيلوبايت EPROM، 64 بايت RAM، 27 پايه I/O و يك تايمر 8 بيتي بود.اين IC و ديگر اعضاي MCS-48TM كه پس از آن آمدند خيلي زود به يك استاندارد صنعتي در كابردهاي كنترل گرا تبديل شدند.جايگزين كردن اجزاء‌الكترومكانيكي در فرآورده هاي مثل ماشين هاي لباسشويي و چراغ هاي راهنمايي از ابتدا كار،يك كاربرد مورد توجه براي اين ميكروكنترلرها بودند و همين طور باقي ماندند.ديگر فرآورده هايي كه در آنها مي توان ميكروكنترلر را يافت عبارتند از اتومبيل ها،تجهيزات صنعتي،وسايل سرگرمي و ابزارهاي جانبي كامپيوتر (افرادي كه يك IBM PC دارند كافي است به داخل صفحه كليد نگاه كنند تا مثالي از يك ميكروكنترلر را در يك طراحي با كمترين اجزاء ممكن ببينند)
تحقیق درباره ميكروكنترلر 8051
توان ابعاد و پيچيدگي ميكروكنترلر با اعلام ساخت 8051،يعني اولين عضو خانوادة ميكروكنترلرهاي MCS-51TM در 1980 توسط انيتل پيشرفت چشمگيري كرد.در مقايسه 8048 اين قطعه شامل بيش از 60000 ترانزيستور،K4 بايت ROM، 128 بايت RAM، 32 خط I/O يك درگاه سريال و دو تايمر 16 بيتي است.كه از لحاظ مدارات داخلي براي يك TC بسيار قابل ملاحظه است.امروزه انواع گوناگوني از اين IC وجود دارند كه به صورت بخاري اين مشخصات را دو برابر كرده اند.شركت زيمنس كه دومين توليد كنندة قطعات MCS-51TM است SAB80515 را به عنوان يك 8015 توسعه يافت در يك بسته 86پايه با شش درگاه I/O 8 بيتي،13 منبع وقفه و يك مبدل آنالوگ به ديجيتال با 8 كانال ورودي عرضه كرده است.خانوادة 8051 به عنوان يكي از جامعترين و قدرتمندترين ميكروكنترلرهاي 8 بيتي شناخته شده و جايگاهش را به عنوان يك ميكروكنترلر مهم براي سال هاي آينده يافته است.
يك سيستم كامپيوتري شامل يك واحد پردازش مركزي (CPU) است كه از طريق گذرگاه آدرس،گذرگاه داده و گذرگاه كنترل به حافظة‌قابل دستيابي تصادفي (RAM) و حافظه فقط خواندي (ROM) متصل مي باشد.مدارهاي واسطه گذرگاه هاي سيستم را به وسايل جانبي متصل مي كنند.
واحد پردازش مركزي
CPU،به عنوان «مغز» سيستم كامپيوتري،تمامي فعاليت هاي سيستم را اداره كرده و همه عمليات روي داده را انجام مي دهد.انديشة اسرار آميز بودن CPU در اغلب موارد ناردست است زيرا اين تراشه فقط مجموعه اي از مدارهيا منطقي است كه بطور مداوم دو عمل انجام مي دهند:واكنشي دستورالعمل ها و اجراي آنها،CPUتوانايي درك و اجراي دستورالعمل هاي را براساس مجموعه اي از كدهاي دورويي دارد كه هريك از اين كدها نشان دهندة يك عمل ساده است.اين دستورالعمل ها معمولاً حسابي (جمع،تفريق،ضرب و تقسيم)،منطقي (AND،OR،NOT و غيره)انتقال داده يا عمليات انشعاب هستند و يا مجموعه اي از كدهايي دروريي با نام مجموعه دستورالعمل ها نشان داده مي شوند.
حافظه نيمه رسانا:RAM وROM
برنامه ها و داده ها در حافظه ذخيره مي شوند.حافظه هاي كامپيوتر بسيار مشوعند و اجزاي همراه آنها بسيار و تكنولوژي بطور دائم و پي در پي موانع را برطرف مي كند.بگونه اي كه اطلاع از جديدترين پيشرفت ها نياز به مطالعة جامع و مداوم دارد.حافظه هايي كه به طور مستقيم توسط CPU قابل دستيابي مي باشند،IC هاي (مدار مجتمع)نيمه رسانايي هستند كه RAMو ROM ناميده مي شوند.دو ويژگي RAM و ROMرا از هم متمايز سازد:اول آنكه RAM حافظه خواندني /نوشتني است.در حاليكه ROM حافظه خواندني است و دوم آنكه RAM فرّار است(يعني محتويات آن هنگام عبور ولتاژ تغذيه مي شود)در حالي كه ROM غيرفرّار است.
ابزارهاي كنترل /نظارت
تحقیق درباره ميكروكنترلر 8051
به كمك ابزارهاي كنترل/نظارت در برخي نرم افزارها و روابط هاي الكترونيكي (دقيق)كامپيوترها مي توانند كارهاي كنترلي زيادي را بي وقفه،بدون خستگي و بسيارفراتر از توانايي انسان انجام دهند.
كاربردهايي نظير كنترل حرارت يك ساختمان،محافظت از خانه، كنترل آسانسور،كنترل وسايل خانگي و حتي جوش دادن قطعات مختلف يك خودرو همگي با استفاده از اين ابزارها امكان پذير هستند.ابزارهاي كنترل،ابزارهاي خروجي يا عمل كننده هستند.آنها وقتي كه با يك ولتاژ با جريان،تغذيه شوند مي توانند بر جهان پيرامون خود اثر بگذارند(مثل موتورها مولدها).ابزارهاي نظارت،ابزارهاي ورودي يا مسگر هستند كه با كميت هايي نظير حرارت،نور،فشار،حركت و مانند آن،تحريك شده و آنها را به جريان يا ولتاژي كه توسط CPU خوانده مي شود تبديل مي كنند(مثل فتوترانزيستورها و ترميستورها و سوئيچ ها).ولتاژ يا جريان توسط مدارهاي واسطه، به يك دادة دورويي تبديل مي وشد و يا برعكس و سپس نرم افزار،يك رابطه منطقي بين ورودي ها و جروجي ها برقرارمي كند.
مقايسه ريز پردازنده ها با ميكروكنترلرها
پيش از اين خاطرنشان شد كه ريز پردازنده ها CPU هايي تشكيل تك تراشه هستند و در ميكروكامپيوترها به كار مي روند.پس فرق ميكروكنترلرها با ريز پردازنده ها چيست؟با اين سؤال از سه جنبه مي توان برخورد كرد:معماري سخت افزار،كاربردهاي و ويژگي هاي مجموعه دستورالعمل ها.
معمار سخت افزار
در حالي كه زيز پردازنده يك CPU تك تراشه اي است،ميكروكنترلر در يك تراشه واحد شامل يك CPUو بسياري از مدرارات لازم براي يك سيستم ميكروكامپيوتري كامل مي باشد. علاوه بر CPU ميكروكنترلرها شامل RAM و ROM يك رابطه سريال،يك رابط سريال،يك رابط موازي،تايمر و مدارات زمانبدي البته مقدار RAMروي
تحقیق درباره ميكروكنترلر 8051
تراشه حتي به ميزان آن در يك سيستم ميكروكامپيوتري كوچك هم نمي رسد اما آن طور كه خواهيم ديد اين مسأله محدوديتي ايجاد نمي كند زيرا كاربردهاي ميكروكنترلر بسيار متفاوت است.يك ويژگي مهم ميكروكنترلرها،سيستم وقفة موجود در داخل آنهاست.ميكروكنترلرها به عنوان ابزار هاي كنترل گرا اغلب براي پاسخ بي درنگ به محركهاي خارجي (وقفه ها)مورد استفاده قرار مي گيرند.يعني بايد در پاسخ به يك «اتفاقي» سريعاً يك فرآيند را معدق گذاره،به فرآيند ديگر بپردازند.باز شدن در يك اجاق مايكروويو مثالي است از يك اتفاق ممكن است باعث ايجاد يك وقفه در يك سيستم ميكروكنترولي شود.البته اغلب ريز پردازنده ها مي توانند سيستم هاي وقفة قدرتمندي را به اجرا بگذارند،اما برا اين كار معمولاً نياز به اجزاي خارجي دارند.مدارات روي تراشه يك ميكروكنترولر شامل تمام مدارات مورد نياز براي بكارگيري وقفه هاي مي باشد.
«كاربردها»
ريز پردازنده اغلب به عنوان CPU در سيستم هاي ميكروكامپيوتري بكار مي روند.اين كاربرد دليل طراحي آنها و جايي است كه مي توانند خود را به نمايش بگذارند.با اين وجود ميكروكنترلرها در طراحي هاي كوچك با كمترين اجزاء ممكن كه فعاليت هاي كنتري گرا انجام مي شد.يك ميكروكنترلر مي تواند در كاهش تعداد كل اجزاء كمك كند.آنچه كه مورد نياز است عبارت است از يك ميكروكنترلر،تعداد كمي اجزاء‌پشتيبان و يك برنامه كنترلي در ROM ميكروكنترلرها براي «كنترل» ابزارهاي I/O در طراحي
تحقیق درباره ميكروكنترلر 8051
پسورد فایل: www.bazaarfile.ir
