استخدام الليدات LEDs وشاشات LCDs وشاشات GLCDs فى مشروعات الميكروكونترولر PIC

من طرف **Admin** الإثنين فبراير 17, 2014 7:37 pm

استخدام الليدات LEDs وشاشات LCDs وشاشات GLCDs فى مشروعات الميكروكونترولر PIC

مقدمة للميكروكونترولر وأنظمة العرض :

اللبنات (البلوكات) الأساسية لأى "كمبيوتر (حاسب) رقمى" هى : وحدة المعالجة المركزية CPU ، والذاكرة ، و "المداخل – المخارج" I/O . وحدة المعالجة المركزية تكون مثل دماغ (مخ) الإنسان ، فهى تسيطر (تتحكم) على كل العمليات الداخلية للكمبيوتر . حيث يتم "جلب" التعليمات من الذاكرة تحت سيطرة وحدة التحكم المركزية ، حيث يتم تفسير (فك الشفرة) هذه التعليمات وبناء على ذلك يتم التحكم فى الأجزاء الداخلية المختلفة للكومبيوتر بغرض تنفيذ العمليات المطلوب إجراؤها .
• تتضمن وحدة المعالجة المركزية CPU على "وحدة الحساب والمنطق" ALU ، والتى تستخدم فى العمليات الحسابية والمنطقية . يتم تخزين (حفظ) نتيجة العملية إما فى "الذاكرة" ( "سجلات" مؤقتة) ، أو يتم إرسالها إلى منفذ "الدخل – الخرج" I/O .
يستخدم نوعين من الذاكرات فى الكمبيوتر ، تبعا لوظيفتها .
• النوع الأول من الذاكرة هو "ذاكرة البرنامج" لتخزين تعليمات المستخدم ، وهذه الذاكرة عادة تكون ثابتة غير متطايرة ، بمعنى أن البيانات "لا تفقد" بعد زوال مصدر القدرة .
• النوع الثانى من الذاكرة هو "ذاكرة البيانات" ، والتى يتم فيها تخزين "البيانات المؤقتة" للمستخدم ، مثل نتيجة عملية ما .
"منافذ الدخل – الخرج" تسمح للكمبيوتر بالتواصل (الاتصال) مع العالم الخارجى . على سبيل المثال ، "لوحة المفاتيح" هى جهاز إدخال والذى يمكن المستخدم من إدخال بيانات إلى الكمبيوتر . بالمثل "الطابعة" هى جهاز إخراج تمكن المستخدم من طباعة نسخة من البيانات فى شكل ورقى .
اعتمادا على التطبيق الفعلى والاحتياجات ، فقد يشمل جهاز الكمبيوتر مكونات إضافية ، مثل : "المؤقتات" و "العدادات" و "منطق المقاطعة" و غيرها .
يتكون "برنامج الكمبيوتر" من مجموعة من التعليمات (الإرشادات) من أجل أداء مهمة محددة . فى الأيام الأولى للكمبيوتر ، كانت البرامج تكتب بلغة الأسمبلى ، والتى كانت طريقة مختصرة لتحديد التعليمات باستخدام كلمات تسمى "المفكرات أو المذكرات " . على الرغم من أن لغة الأسمبلى كانت سريعة إلا أن بها العديد من العيوب . فكتابة برنامج طويل ومعقد باستخدام لغة الأسمبلى كان صعبا . الأهم من ذلك ، أنه كان من الصعب صيانة برنامج مكتوب بلغة الأسمبلى . كما أن المعالجات المختلفة لها مجموعة تعليمات بلغة الأسمبلى مختلفة ، مما يؤدى إلى عدم التوافق . وبالتالى ، كانت مهمة شاقة تحويل البرنامج المكتوب من أجل معالج معين لكى يعمل على معالج آخر .
على مدى العقد الماضى ، تقريبا ، تم كتابة جميع البرامج باستخدام لغة عالية مثل السى C أو البيسك BASIC أو الباسكال Pascal . لغات المستوى العالى لها العديد من المزايا .
• الميزة الأولى ، سهولة تعلم البرمجة بلغة عالية .
• الميزة الثانية ، الكود الذى يتم إنشاؤه (تطويره) يكون قابل للحمل (نقال) بشكل كبير . على سبيل المثال ، البرنامج المكتوب بلغة السى C من أجل معالج يمكن بسهولة تعديله للعمل على معالج من نوع آخر . هذا صحيح ، حتى إذا كان المعالجات لمصنعين مختلفين .
• الميزة الثالثة ، البرامج عالية المستوى تكون أسهل بكثير فى الإنشاء (التطوير) والصيانة (التصحيح) .

الميكروكونترولر (المتحكم الدقيق) والميكروبروسسور (المعالج الدقيق) :
"الميكروكونترولر" أو المتحكم الدقيق هو فى الأساس كمبيوتر فى شكل شريحة واحدة ، وعموما لا تتطلب مكونات خارجية .
ومتحكم هو في الأساس جهاز كمبيوتر شريحة واحدة، لا تتطلب عناصر خارجية عموما.
"الميكروبروسسور" أو المعالج الدقيق يختلف عن الميكروكونترولر فى نواح كثيرة . لعل الفرق الرئيسى هو أن الميكروكونترولر يمكن أن يعمل كجهاز كمبيوتر من دون الحاجة إلى أجهزة (هاردوير) خارجية . بينما ، فى المقابل ، الميكروبروسسور هو مجرد وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر ، ويحتاج عدة مكونات خارجية أخرى قبل أن يصبح جهاز كمبيوتر مفيد . لأن الميكروكونترولر يتكون من شريحة واحدة فإن استهلاكه للقدرة يكون منخفض . كما أن تطوير (إنشاء) نظام يستند على الميكروكونترولر يكون سهل أيضا ، لأن الجهاز (الهاردوير) يتكون من شريحة واحدة . لعل الميزة الوحيدة للميكروبروسسور على الميكروكونترولر هى أن الميكروبروسسور يمكن بسهولة توسيعه (تمديده) لكى يكون لديك ذاكرة أو مداخل – مخارج أكثر . توسيع الميكروكونترولر يكون أكثر صعوبة ، وعادة ما يتم اختيار نموذج مختلف عندما يتطلب أداء أعلى أو المزيد من الذاكرة أو المداخل – المخارج .
الشكل التالى يبين بناء الكمبيوتر المبنى باستخدام الميكروبروسسور . فى هذا الشكل ، الهاردوير يتكون من العديد من المكونات جميعها مرتبطة بشريحة الميكروبروسسور .

استخدام الليدات LEDs وشاشات LCDs وشاشات GLCDs فى مشروعات الميكروكونترولر PIC 110

أما الشكل التالى فيبين بناء الكمبيوتر المبنى باستخدام الميكروكونترولر .

استخدام الليدات LEDs وشاشات LCDs وشاشات GLCDs فى مشروعات الميكروكونترولر PIC 210

بالمقارنة بين الشكلين يتضح مميزات استخدام الميكروكونترولر بدلا من الميكروبروسسور .

فيما يلى تلخيص الاختلافات بين الميكروبروسسور والميكروكونترولر :
• الميكروبروسسور هو وحدة معالجة مركزية CPU فى شكل شريحة واحدة ، بينما الميكروكونترولر يحتوى على CPU وذاكرة ومداخل – مخارج ومؤقتات وعدادات والكثير من الدوائر المتبقية من نظام كمبيوتر كامل على شريحة واحدة .
• استهلاك القدرة لجهاز الكمبيوتر المستند على الميكروبروسسور يكون كبير جدا فى نطاق الأمبيرات . من الناحية الأخرى ، استهلاك القدرة لجهاز الكمبيوتر المستند على الميكروكونترولر يكون فى نطاق عدة مئات الملى أمبير . بالإضافة إلى أن الميكروكونترولر يمكن أن يعمل فى نظام "السكون أو النوم" sleep ، والذى يستهلك تيار منخفض فى النطاق عشرات النانوأمبير .

• نظام الكمبيوتر المستند على الميكروبروسسور يتكلف أكثر بكثير من نظام الكمبيوتر المستند على الميكروكونترولر .
• نظرا لأن النظام المستند على الميكروكونترولر يتكون من شريحة واحدة ، فإنه يكون له درجة أعلى من الموثوقية .
• يمكن بسهولة توسيع الأنظمة المستندة على الميكروبروسسور ، على سبيل المثال ، من خلال إضافة شرائح ذاكرة أو دخل – خرج أكثر . عادة ما يكون من غير الممكن توسيع النظام المستند على الميكروكونترولر . إذا كان التطبيق يتطلب ذاكرة أكثر أو مداخل – مخارج أكثر أو قدرة معالجة أعلى ، فعادة ما يتم اختيار نموذج ميكروكونترولر مختلف .
على الرغم من أن الميكروكونترولر كانت معنا لعدة عقود فقط ، إلا أنها قد استخدمت فى العديد من الأجهزة الاستهلاكية والتجارية والصناعية والتعليمية .

فيما يلى بعض الأمثلة :

* المكاتب : فى الآلات الكاتبة ، والكمبيوترات ، والآلات الحاسبة ، وآلات النسخ ، والماسحات الضوئية ، والمصاعد ، وهلم جرا .
• المنازل : فى أفران الميكروويف ، والغسالات ، وساعات المنبهات ، وغسالات الأطباق ، ومعدات الهاى فاى ، ومشغلات DVD ، وأجهزة التليفزيون الرقمية ، وهلم جرا .
• الصناعة : فى أنظمة التحكم الآلى ، وأنظمة السلامة (الأمان) ، والروبوتات ، والتحكم فى المحركات ، وهلم جرا .
• أنظمة النقل : فى المركبات ، وإشارات المرور ، وعلامات الطريق ، وكاميرات مراقبة السرعة ، وأنظمة تحديد الموقع GPS ، وهلم جرا .
• السوبر ماكت : فى الموازين ، وماكينات تسجيل النقود ، والعلامات الإلكترونية ، وأجهزة قراءة البطاقات ، وهلم جرا .
• اللعب : فى الألعاب الإلكترونية ، ومشغلات MP3 ، وألعاب الفديو ، والهواتف المحمولة ، وهلم جرا .
• التعليم : فى السبورات الإلكترونية ، وآلات التصوير ، وأجهزة العرض (البروجكتور) ، والآلات الحاسبة ، وهلم جرا .

.