آموزش میکروکنترلر از صفر تا صد با 17 درس رایگان

اگر شما نیز به الکترونیک علاقه دارید شاید نام میکروکنترلر را شنیده باشید، به کارگیری میکروکنترلرها از جمله بهترین اختراعات بشر برای ساده سازی کارها بوده است، در دنیای صفر و یک، میکروکنترلرها در واقع نقش مهمی را ایفا میکنند. یک ماشین حساب ساده و یا حتی ساعت مچی دیجیتال شما، تا بزرگترین کارخانه ها همه از ویژگی های میکرو کنترلر ها استفاده کرده اند. میکروکنترلرها جدید نبوده و همیشه بخش بزرگی از صنعت را به خود اختصاص داده اند، در این مقاله میکروکنترلر را به طور جامع معرفی خواهیم داد.

میکروکنترلر چیست؟

یکی از مهم‌ترین قطعات الکترونیکی که می‌توانید در هر وسیله الکترونیکی پیشرفته‌ای آن را پیدا کنید میکرو کنترلر است. اولین میکرو کنترلر جهان در سال 1974 با عنوان TMS 1000 به صورت تجاری روانه بازار شد.

میکروکنترلر ها جزء جدانشدنی سیستم های امبدد هستند. میکروکنترلر در واقع رایانه ای ارزان و کوچک در یک تراشه است که شامل یک پردازنده، یک حافظه کوچک و لوازم جانبی ورودی-خروجی قابل برنامه ریزی است.

حتما در کنار این مطلب دانلود کنید: آموزش صفر تا صد آلتیوم دیزاینر

وسایل برقی از قسمت های مختلفی تشکیل شده اند که هر بخش باید به درستی کنترل شود، که وظیفه کنترل این بخش ها برعهده میکروکنترلرها است. امروزه انواع مختلفی از میکروکنترلرها با طول کلمات مختلف مانند میکروکنترلرهای 4 بیتی ، 8 بیتی ، 64 بیتی و 128 بیتی در بازار موجود است.

شما میکروکنترلرها را میتوانید در ماشین های اداری ، ربات ها ، لوازم خانگی ، وسایل نقلیه موتوری و تعدادی دیگر از تجهیزات مشاهده کنید و به طور کلی در کلیه وسایلی به کار میرود که برای اعمال توسط کاربر دستگاه به درجه ای از کنترل نیاز دارند.

کاربرد میکروکنترلر

میکروکنترلر ها برای استفاده از اتوماسیون در برنامه های توکار استفاده می شوند. میکروکنترلر ها وظیفه کاهش اندازه و هزینه محصول یا طرح، در مقایسه با طرحی است که با استفاده از ریزپردازنده جداگانه، حافظه و دستگاه های ورودی / خروجی ساخته می شود. از سوی دیگر محیط برنامه نویسی میکروکنترلر امکانات گسترده ای را برای کنترل انواع برنامه فراهم خواهد کرد. به بیان دیگر هر وسیله الکتریکی که اطلاعات را ذخیره ، اندازه گیری ، نمایش یا محاسبه می کند دارای یک میکروکنترلر است.

اجزای داخلی میکروکنترلر

1- CPU یا پردازنده  هسته و مرکز یک میکروکنترلر را میتوان پردازنده آن دانست، زمانی که ورودی از طریق پین های ورودی و دستورالعمل ها از طریق برنامه ها فراهم شوند، داده ها را بر اساس آن پردازش می کند و در پایه های خروجی ارائه می دهد.

2- حافظه  ذخیره برنامه ها و داده ها در میکروکنترلر ها بر عهده تراشه های حافظه است، تراشه ها به شکل های مختلفی نظیر RAM، ROM، EPROM، EEPROM، حافظه Flash و غیره وجود دارد.

3- پورت های ورودی/خروجی  هرمیکروکنترلر دارای پورت های خروجی ورودی است. تعداد این پورت ها بسته به نوع میکروکنترلر متفاوت است و معمولا برای رابط دستگاه های ورودی و خروجی خارجی مانند سنسور ها، واحد های نمایشگر و غیره استفاده می شوند.

4- پورت های سریال  پورت های سریال رابط سریال میکروکنترلر ها با سایر وسایل جانبی را تسهیل می کنند. پورت سریال یک رابط ارتباطی سریال است که از طریق آن اطلاعات به صورت همزمان به داخل یا خارج یک بیت توسط یک بیت دیگر منتقل می شود.

5- ADC و DAC  تبدیل داده از دیجیتال به آنالوگ و یا برعکس آن در سیستم های توکار وظیفه ADC داخلی (مبدل آنالوگ به دیجیتال) و DAC (مبدل دیجیتال به آنالوگ) است.

6- تایمر  تایمر ها و شمارنده ها از قسمت های مهم سیستم های توکار هستند. آن ها برای عملیات مختلفی مانند تولید پالس، شمارش پالس های خارجی، تعدیل، نوسان و غیره مورد نیاز هستند.

7- کنترل وقفه  کنترل وقفه یکی از ویژگی های قدرتمند میکروکنترلرها است. این نوعی اعلان است که روند مداوم را قطع کرده و دستورالعمل انجام وظیفه تعریف شده توسط کنترل وقفه را می دهد.

انواع میکروکنترلر

شرکت های مختلفی مانند Atmel، ARM، Microchip، Texas Instruments، Renesas، Freescale، NXP Semiconductors و … میکروکنترلرهای متفاوتی با ویژگی های و کاربردهای مختلف را وارد بازار کرده اند و کاربر با مشاهده تمامی ویژگی ها و توانایی ها میتواند تصمیم بگیرد.

نکاتی برای افراد مبتدی در طراحی و الکترونیک

پارامترهای انتخاب یک میکروکنترلر

1- گذرگاه داده (اندازه بیت)

بیشتر میکروکنترلر ها از 8 بیت تا 32 بیت هستند.

• میکروکنترلر 8 بیتی عملیات منطقی را حساب و اجرا می کند.
• میکروکنترلر 16 بیتی بر خلاف 8 بیتی با دقت و عملکرد بیشتری اجرا می شود.
• میکروکنترلر 32 بیتی عمدتا در وسایل کنترل شده خودکار مانند ماشین های اداری ، تجهیزات پزشکی قابل کاشت و … استفاده می شود و برای انجام هرگونه عملکرد منطقی یا محاسباتی به دستورالعمل های 32 بیتی نیاز دارد.

2- حافظه

اندازه حافظه داخلی نیز در انواع مختلف میکروکنترلر ها متفاوت است و به طور کلی میکروکنترلر هایی با حافظه 4B تا 4Mb را می توانید پیدا کنید.

3- تعداد پین های ورودی/خروجی

میکروکنترلر ها با توجه به تعداد اندازه های پین ​​های ورودی/خروجی متفاوت هستند. با توجه به نیاز برنامه می توان میکروکنترلر خاصی را انتخاب کرد.

4- مجموعه دستورالعمل

دو نوع مجموعه دستورالعمل RISC و CISC وجود دارد. یک میکروکنترلر می تواند از RISC مجموعه دستورالعمل کامپیوتری کاهش یافته یا CISC مجموعه دستورالعمل کامپیوتری پیچیده استفاده کند. همانطور که از نامش مشخص است، RISC زمان کار برای تعیین چرخه ساعت یک دستورالعمل را کاهش می دهد. در حالی که CISC امکان استفاده از یک دستورالعمل به عنوان جایگزین بسیاری از دستورالعمل ها را فراهم می کند.

دانلود دروس آموزش میکروکنترلر

• برای مشاهده بهتر ویدیوها در موبایل، گوشی را افقی نگه دارید. اگر اروری مشاهده کردید بخاطر روشن بودن وی پی ان است. بعد از پخش هر ویدیو، علامت دانلود روی آن نمایان می شود.
• اگر روی دانلود کلیک کردید و ویدیو باز هم پخش شد، بعد از پخش ردن روی علامت سه نقطه پایینش کلیک و گزینه دانلود یا ذخیره را انتخاب کنید. از اینترنت دانلود منجر هم می توانید استفاده کنید. هر درسی مشکل داشت در نظرات اعلام کنید تا سریعا رفع شود یا به پیج منبع مراجعه کنید. ضمنا هر چند وقت یک بار احتمالا دروس به روز می شوند.
• هر درسی کار نکرد حتما در بخش نظرات اعلام کنید تا مشکل سریعا رفع شود
• در زیر 2 نوع آموزش داریم. هر کدام را که دوست دارید انتخاب کنید (یا همه):

آموزش اول

از پیج دانشگاه فنی حرفه ای:

بذارین واقعیت رو بگم! یادگیری میکروکنترلر میتونه زندگی و مسیر پولدار شدنتون رو زیر و رو کنه. مهارتی ه که فوق العاده خواهان داره و عده کمی بهش مسلط هستند و هیچ اموزش رایگانی کامل یادتون نمیده. یک بار برای همیشه دو هفته وقت بذار و کامل یادش بگیر

اردینو هم دوره زیر رو تهیه کن

آموزش دوم (آموزش میکروکنترلر با فلوکد)

از پیج S49:

در کنار این مطلب حتما دانلود کنید: آموزش پروتئوس از صفر تا صد (10 درس رایگان)

سوالات متداول

1- بهترین میکروکنترلر کدام است؟

به طور کلی نمیتوان یک میکروکنترلر را به عنوان بهترین میکروکنترلر انتخاب کرد. زیرا با توجه به شرایط و معیار های پروژه شما بهترین میکروکنترلر میتواند متفاوت باشد.

2- میکروکنترلرها در کجا استفاده میشوند و چه کاربردهایی دارند؟

به طور کلی کاربرد میکرو کنترلر ها را میتوان در دسته های زیر قرار داد :

• استفاده از میکروکنترلر ها در دستگاه های مربوط به سلامتی مثل مچ بند های سلامتی، دستگاه های بیمارستان ها و …
• استفاده از میکروکنترلر ها برای کنترل دستگاه ها و ماشین های کارخانجات
• بسیاری از میکروکنترلر های پیشرفته در انواع فعالیت های نجومی و فضایی استفاده میشود.
• کاربرد میکروکنترلر در دستگاه های زندگی روزمره همچون دستگاه های سنجش و کنترل نور ،دستگاه های سنجش و کنترل دما

3- طرز کار میکروکنترلر به چه صورتی است؟

میکروکنترلر در هر وسیله الکتریکی که اطلاعات را ذخیره، اندازه‌گیری، نمایش یا محاسبه می‌کند وجود دارد و در سیستم‌های توکار استفاده می‌شود. پردازنده (CPU) قلب این قطعه است که وقتی ورودی از طریق پین‌های ورودی و دستورالعمل‌ها از طریق برنامه‌ها آماده باشد، داده‌ها را بر اساس آن پردازش می‌کند و در خروجی ارائه می‌دهد. حافظه مانند RAM، ROM، EPROM، EEPROM و Flash به منظور ذخیره تمام برنامه‌ها و داده‌ها تعبیه شده است. پورت‌های خروجی/ ورودی به عنوان رابط دستگاه‌های ورودی و خروجی خارجی مثل واحدهای نمایشگر استفاده می‌شوند. مبدل‌ها به منظور تبدیل داده‌ها از دیجیتال به آنالوگ و بالعکس به کار می‌روند.

4- 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.