Mavzu: raqamli mikrokontrlollerlar

Mikrokontroller korpuslarining turlari

DIP (Dual Inline Package) - ikki qatorli kontaktli korpus. Tanadagi oyoqlarning soni 8 dan 56 gacha.SOIC (Small Outline Integrated Circuit) - planar mikrosxema - oyoqlar korpus joylashgan bir tomonda lehimlangan. Shu bilan birga, mikrosxema tanasi bilan taxtada yotadi. Oyoqlarning soni va ularning raqamlanishi DIP bilan bir xil.PLCC (Plastic Leader Chip Carrier) - kvadrat tanasi. Oyoqlari to'rt tomondan joylashgan va J shaklida.

TQFP (Thin Profile Quad Flat Package) SOIC va PLCC o'rtasidagi o'rtacha hisoblanadi. Taxminan 1 mm qalinlikdagi kvadrat quti, har tomondan o'tkazgichlar joylashgan. Oyoqlar soni 32 dan 144 gacha.Keling, har qanday mikrokontrollerning asosiy komponentlarini sanab o'tamiz:

Hisoblash birligi (arifmetik mantiq birligi) -> bu miniatyura kompyuter har bir mikrokontrollerning yuragi hisoblanadi. Albatta, kichik kristall ichiga o'rnatilgan hisoblash mantiqiy moduli ish stolidagi hamkasbi kabi deyarli kuchli emas, lekin bu barcha ot kuchiga muhtoj emas. Ish stoli kompyuteri bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalarni bajarishi kerak bo'lsa-da, Internetda ma'lumot qidirish, elektron jadvallarni hisoblash va viruslarni ushlash, odatda mikrokontroller har qanday vazifani hal qilish uchun mo'ljallangan.Doimiy xotira -> mikrokontroller har doim mavjud doimiy xotira dasturlar saqlanadigan joy. Ushbu xotira quvvat o'chirilgandan keyin ham ma'lumotlarni saqlashda davom etadi. Batareyani yoki boshqa manbani yoqish paytida mikrokontrollerda saqlangan ma'lumotlar yana mavjud bo'ladi.I/U portlari -> mikrokontrollerning tashqi dunyo bilan aloqa qilishiga imkon beradi.Yuqori darajadagi integratsiyaga (qismlarni bir butunga birlashtirish jarayoni) va ishonchlilikka erishish uchun barcha mikrokontrollerlar o'rnatilgan. qo'shimcha qurilmalar... O'rnatilgan qurilmalar tizim ishonchliligini oshiradi, chunki ular hech qanday tashqi elektr davrlarini talab qilmaydi. Ular ishlab chiqaruvchi tomonidan oldindan sinovdan o'tkaziladi va barcha ulagichlar bo'lgani uchun taxtada joy bo'shatadi elektr zanjirlarimikrokontrollerda kristall ustida qilingan. Eng keng tarqalgan o'rnatilgan qurilmalarga xotira qurilmalari va kirish / chiqish (I / U) portlari, aloqa interfeyslari, taymerlar va tizim soatlari kiradi. Xotira qurilmalariga tasodifiy kirish xotirasi (RAM), faqat o'qish uchun xotira (ROM), dasturlashtiriladigan ROM (EPROM), elektr dasturlashtiriladigan ROM (EEPROM) kiradi. Taymerlar real vaqt soatlari va uzilish taymerlarini o'z ichiga oladi. I/U vositalariga ketma-ket aloqa portlari, parallel portlar (I/U liniyalari), analog-raqamli konvertorlar (A/D), raqamli-analog konvertorlar (D/A), suyuq kristall displey (LCD) drayverlari yoki vakuumli floresan displey kiradi. (VFD) drayverlari ... O'rnatilgan qurilmalar juda ishonchli, chunki ular tashqi elektr zanjirlarini talab qilmaydi.ALU raqamlar ustida amallarni bajaradi va operatsiya natijasini raqam sifatida qaytaradi. Bu raqamlar joylashtirilgan registrlar umumiy maqsad - vaqtinchalik xotiraning bir turi. Har bir mikrokontrollerda turli xil registrlar soni mavjud. Biroq, mikrokontrollerning normal ishlashi uchun umumiy maqsadli registrlar etarli emas, chunki, masalan, 32 bayt xotiraning juda kichik hajmi. Ko'proq ma'lumotni saqlash imkoniyatiga ega bo'lish uchun u ishlatiladi tasodifiy kirish xotirasi (RAM)... Umumiy maqsadli registrlar ALU ishlaydigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi bu daqiqa RAM esa qolgani. Buyruqlar, aniqrog'i, ALU bajaradigan buyruqlar ketma-ketligi saqlanadi faqat o'qish uchun xotira (ROM)... Bu odatda Flash xotira. Bu buyruqlar ketma-ketligi dasturchi tomonidan yaratilgan mikrokontroller dasturidan boshqa narsa emas. Barcha buyruqlar ROMda ma'lum manzillarda joylashgan. ROMdan biron bir buyruqni olish uchun siz uning manziliga murojaat qilishingiz kerak, bu dastur hisoblagichi yoki dastur hisoblagichi bajaradi. ROMdan olingan ma'lumotlar buyruqlar registriga tushadi. ALU doimiy ravishda buyruqlar registrining mazmunini "ko'rib chiqadi" va agar unda buyruq paydo bo'lsa, ALU darhol uni bajarishni boshlaydi. Ushbu mikrokontroller qurilmalarining barchasi mikrokontroller tashqi dunyo bilan aloqa qiladigan kiritish-chiqarish portlarisiz foydasiz bo'ladi. Kirish-chiqarish portlari ham kirish, ham chiqish sifatida ishlash uchun sozlanishi mumkin. Portlar maxsus registrlar orqali nazorat qilinadi. Odatiy bo'lib, mikrokontrollerning barcha portlari chiqish uchun o'rnatiladi.

Shuni ham ta'kidlash kerakki, mikrokontrollerning barcha ishi ichki yoki tashqi bo'lishi mumkin bo'lgan soat generatori tomonidan sinxronlashtiriladi. Soat chastotasi, yoki aniqrog'i, avtobus tezligi, vaqt birligida qancha hisoblashni amalga oshirish mumkinligini aniqlaydi.Mikrokontroller aslida kichik kompyuter hisoblanganligi sababli, uning imkoniyatlari nihoyatda kengdir. Misol uchun, mikrokontrollerga turli miqdorlarni o'lchash, turli signallarni qayta ishlash va turli xil qurilmalarning keng doirasini boshqarish topshirilishi mumkin. Ko'p jihatdan, mikrokontrollerlarning imkoniyatlari faqat tasavvur va ular bilan ishlash qobiliyati bilan cheklangan, ammo ikkalasini ham o'rganish mumkin.Mikrokontrollerni dasturlash uchun u kompyuterga ulangan bo'lishi kerak, buning uchun dasturchi deb ataladigan maxsus qurilma ishlatiladi. Uning yordamida mikrokontroller va kompyuter o'rtasidagi munosabatlar amalga oshiriladi. Siz hatto dasturchini o'ziga xos ko'prik deb aytishingiz mumkin. Misol uchun, siz mikrokontroller uchun C dasturlash tilida dastur yozasiz, shundan so'ng siz mikrodastur faylini yaratasiz va mikrokontrollerni ushbu proshivka bilan miltillash uchun kompyuterda dasturdan foydalanasiz. Aslida, hamma narsa juda oddiy va agar xohlasangiz, o'rganish juda oson!Siz mikrokontrollerga asoslangan qurilmani o'zingiz uchun qulayroq bo'lgan narsaga va mo'ljallangan qurilmaning murakkabligiga qarab, o'z taxtasida ham, panelda ham yoki hatto osilgan o'rnatish orqali yig'ishingiz mumkin.Agar siz mikrokontrollerlarga qiziqsangiz, mikrokontrollerlar uchun C dasturlash tilini o'rganishdagi qiyinchiliklardan xavotirlanmang.Mikrokontrollerlar bugungi kunda deyarli hamma joyda qo'llaniladi: zamonaviy monitorlarda, muzlatgichlarda, planshetlarda, xavfsizlik tizimlarida, kir yuvish mashinalari va h.k. Boshqarish zarur bo'lgan har qanday elektron qurilmada mikrokontroller o'z o'rnini egallashi mumkin. Va barchasini deyarli xohlaganingizcha dasturlash mumkinligi tufayli. Shuning uchun, hatto bitta turdagi mikrosxema ham elektron qurilmalar to'plamida ishlatilishi mumkin.

Zamonaviy mikrokontroller dizaynining murakkabligiga qaramay, uning qanday ishlashini faqat bitta jumla bilan aytishingiz mumkin: "Dastur kodi oddiygina mikrokontroller xotirasiga yoziladi, MC bu dasturdan buyruqlarni o'qiydi va keyin ularni oddiygina bajaradi" - bu butun ishlash printsipi.ATmega8 mikrokontrollerining ADC bilan ishlash ADC analog-raqamli konvertor (ADC-Analog-to-Digital Converter). Analog signalni raqamli signalga aylantiradi. ADC ning bitligi signalni konvertatsiya qilishning aniqligini aniqlaydi. O'tkazish vaqti - shunga ko'ra, ADC tezligi. ADC AVR oilasining ko'plab mikrokontrolörlariga o'rnatilgan va analog signalni raqamlashtirish zarur bo'lgan har qanday boshqaruv pallasida mikrokontrollerdan foydalanishni soddalashtiradi. Keling, ADC ning ishlash printsipini ko'rib chiqaylik. Konvertatsiya qilish uchun bizga mos yozuvlar kuchlanish manbai va biz raqamlashtirmoqchi bo'lgan haqiqiy kuchlanish kerak (aylantiriladigan kuchlanish mos yozuvlardan kamroq bo'lishi kerak). Shuningdek, konvertatsiya qilingan qiymat saqlanadigan registr kerak, keling, uni Z deb ataymiz. Kirish kuchlanishi = Yo'naltiruvchi kuchlanish * Z / 2 ^ N, bu erda N - ADC bit tezligi. Keling, ATmega8 kabi ushbu registr 10 bitli ekanligiga rozi bo'laylik. Bizning holatimizda transformatsiya 10 bosqichda amalga oshiriladi. Z9 ning eng muhim biti bittaga o'rnatiladi. Keyinchalik, kuchlanish hosil bo'ladi (mos kuchlanish * Z / 1024), bu kuchlanish analog komparator yordamida kirish kuchlanishi bilan taqqoslanadi, agar u kirishdan katta bo'lsa, Z9 bit nolga aylanadi va agar u kamroq bo'lsa, u qoladi. bitta. Keyinchalik, Z8 bitiga o'ting va yuqoridagi usuldan foydalanib uning qiymatlarini oling. Z registrini hisoblash tugallangandan so'ng, ma'lum bir bayroq o'rnatiladi, bu konversiya tugallanganligini va natijada olingan qiymatni o'qish mumkinligini bildiradi. Konversiyaning aniqligiga g'o'ng'irlash va shovqin, shuningdek, konversiya tezligi katta ta'sir ko'rsatishi mumkin. Konvertatsiya qanchalik sekin bo'lsa, shunchalik aniqroq bo'ladi. Ishlab chiqaruvchi ma'lumotlar varag'ida tavsiya qilganidek, shovqin va shovqinni indüktans va sig'imdan foydalangan holda hal qilish kerak AVR mikrokontrollerlari kuchlanish moslamasi sifatida AREF pinini yoki ichki 2,56V yoki 1,23V manbalaridan foydalanishi mumkin. Bundan tashqari, ta'minot kuchlanishi mos yozuvlar kuchlanishining manbai bo'lishi mumkin. Ba'zi paketlar va mikrokontroller modellarida ADCni quvvatlantirish uchun alohida pinlar mavjud: AVCC va AGND. ADCn pinlari - ADC kanallari. Signal qaysi kanaldan raqamlashtirilishini multipleksor yordamida tanlash mumkin. Endi yuqorida aytilganlarni misol orqali ko'rsatamiz. Keling, raqamli o'lchovli voltmetr kabi ishlaydigan non taxtasini quraylik. Keling, maksimal o'lchangan kuchlanish 10V bo'lishiga rozi bo'laylik