کتاب آموزش میکروکنترلر avr به زبان C و BASIC (بیسیک)

پیشگفتار

ریزکنترل­کننده[1] نوعی ریزپردازنده است که دارای حافظه دسترسی تصادفی [2]RAM و حافظه فقط خواندنی[3]ROM ، تایمرTimer ، پورت‌های ورودی و خروجی [4]O/I و درگاه ترتیبی پورت سریال[5] در درون خود تراشه می­باشد و می‌تواند به تنهایی بر روی ابزارهای دیگر کنترل اعمال کند. به عبارت دیگر یک میکرو کنترلر، مدار مجتمع کوچکی است که از یک CPU کوچک و اجزای دیگری نظیر نوسان‌ساز کریستالی، تایمر، درگاه‌های ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال و حافظه تشکیل شده است. در واقع یک ریزپردازنده در درون ریزکنترلر قرار داده شده است که ریزکنترلر با استفاده از آن می‌تواند محاسبات منطقی و حسابی را انجام دهد. وجود RAM و ROM و پورت‌های O/I در میکروکنترلرها آن‌ها را تبدیل به یک انتخاب ایده آل برای کاربردهایی خاص می‌کند از سوی دیگر، از آنجا که این قطعات اکثراً برای مقاصد کنترلی استفاده می‌شوند، نیاز به برقراری ارتباط با دستگاه تحت کنترل خود را دارند؛ اما از آنجا که اکثر سیگنال‌های لازم برای این منظور سیگنال‌های آنالوگ هستند، باید ابتدا این سیگنال‌ها به صورت دودویی تبدیل شوند تا برای پردازنده قابل درک باشند. این کار توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال صورت می‌گیرد. همچنین در برخی از میکروکنترلرها مبدل دیجیتال به آنالوگ هم وجود دارد که امکان فرمان دادن میکروکنترلر به دستگاه‌های با ورودی آنالوگ را فراهم می‌کند.

برنامه‌ریزی میکروکنترلرهای AVR بیشتر با زبان C و با کامپایلر Codevision یا با زبان بیسیک و توسط نرم‌افزار BASCOM انجام می‌شود. از مهم‌ترین و بزرگ‌ترین تولیدکنندگان میکروکنترلرها می‌تواند از شرک ات ِمل (Atmel) نام برد که در حال حاضر سری AVR میکروکنترلرهای این شرکت در ایران به دلیل سهولت استفاده مورد توجه است. میكروكنترلرها برای كاربردهایی كه در آن‌ها مشكل قیمت و حجم سیستم وجود دارد، مناسب است زیرا اضافه كردن حافظه، پورت O/I تایمرها و مدار واسط الزام به میکروپروسسور سبب افزایش قیمت و حجم سیستم می‌گردد؛ اما در میكروكنترلر این مشكل وجود ندارد. میكروكنترلرها به طور گسترده‌ای در تولید سیستم‌های تك منظوره به كار می‌روند. منظور از سیستم تك منظوره سیستمی است كه از میكروكنترلر یا میكرپروسسور فقط برای یك كار خاص استفاده می‌کند. مانند پردازنده درون یك موس كه تنها به منظور یافتن مكان اشاره‌گر موس و ارسال آن به PC برنامه‌ریزی شده است. این سیستم‌ها در مقابل سیستم‌های چند منظوره قرار می‌گیرند. كه نمونه بارز آن یك PC است كه می‌تواند برای كاربردهای متعدد و گوناگونی همچون واژه پردازی، بازی‌های ویدئویی، سرویس شبكه و … مورد استفاده قرار گیرد. این توانایی PC در اجرای كارهای گوناگون به دلیل وجود سیستم عاملی است كه نرم‌افزار كاربردی را در RAM بار گذاری می‌کند تا PC بتواند آن را اجرا كند؛ اما در یك سیستم تك منظوره تنها یك نرم‌افزار كاربردی موجود است كه معمولاً در ROM نوشته می‌شود. چند نمونه از وسایلی كه در ساخت آن‌ها از میكروكنترلرها استفاده شده است، عبارت‌اند از: كنترل از راه دور تلویزیون، تلفن، دوربین فیلم‌برداری، فاكس، چاپگر، دستگاه فتوكپی، سیستم‌های حفاظتی، دزدگیر و سیستم‌های كنترل صنعتی. به طور كلی می‌توان كاربرد میكروكنترلرها را در طراحی مدارهای كنترل و اتوماسیون خلاصه كرد. کتاب حاضر بسیار سلیس و روان تدوین شده و مناسب برای تدریس در مراکز آموزشی می‌باشد. و وجوه تمایز آن نسبت به کتب دیگر وسیع و آن نتیجه چندین سال آموزش این موضوع در دانشگاه‌ها و مرکز آموزش فنی و حرفه‌ای و فعالیت‌های بسیار در شرکت‌های متنوع بوده در آن لحاظ شده است. از جمله وجه تمایز این کتاب، آموزش دو زبان C و بیسیک در کنار هم و داشتن پروژه‌های پر کاربرد در صنعت و مصارف خانگی است. با توجه به ساختار و عملکرد کنترلرها، که بر پایه ترانزیستورها و یا به صورت کلی‌تر گیت‌های منطقی می‌باشند که قابل برنامه ریزی نیز هستند؛ بنابراین هدف و مسیر آموزش نیز بر پایه آن‌ها صورت گرفته است و به صورت زیر خلاصه می‌شوند:1 -آشنایی با گیت‌های منطقی 2 -آشنایی با انواع سیستم‌های کنترلی 3 -آشنایی با روش‌های برنامه‌نویسی به زبان‌های C و بیسیک.

امید است خوانندگان گرامی و همه مهندسین که مطالب ذکر شده را مطالعه می­کنند و به کاستی­های آن پی می­برند، به منظور ارتقاء مطالب، پیشنهادات و انتقادات سازنده­ ی خود را از طریق پست الکترونیکی S.bakhshi@sutech.com  و یا S.Ahmad.Ta@gmail.com  با ما در میان گذارند. در پایان لازم است از جناب آقای مهندس عسکری مدیر محترم مرکز آموزش فنی و حرفه‌ای و مهندس بهنام یوسفی که پشتیبانی فنی پروگرمر USB Asp را از طریق ایمیل Sabzelectronic@iran.ir بر عهده گرفتند قدردانی گردد.

[1] Microcontroller

[2] Random acsses memory

[3] Read only memory

[4] Input and Output

[5] Ports Serial