المتحكمات الدقيقة ( MicroControllers )

أهميتها ، تركيبها وطريقة عملها واستخدامها

اليوم أصبحت الأجهزة الكهربائية و الإلكترونية جزء لا يتجزأ من الحياة اليومية، ولا يكاد
يخلو مكان من هذه الأجهزة، بسيطة كانت أو معقده. ولا تستغرب لو قلت أن المتحكمات
قد غزت هذه الأجهزة، فأغلب الأجهزة التي حولنا تحتوي على المتحكمات.
الساعات، التلفونات، الكاميرات، المايكروويف،
السيارات، لعب الأطفال و إلخ جميعها تحتوي على متحكمات بسيطه أو معقده.
فــما هو
المتحكم؟ وكيف يعمل ؟


المتحكمات الدقيقة(MicroControllers)

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

مقدمة :
اليوم أصبحت الأجهزة الكهربائية و الإلكترونية جزء لا
يتجزأ من الحياة اليومية، ولا يكاد يخلو مكان من هذه الأجهزة، بسيطة كانت أو معقده.
ولا تستغرب لو قلت أن المتحكمات قد غزت هذه الأجهزة، فأغلب
الأجهزة التي حولنا تحتوي على المتحكمات.
الساعات، التلفونات، الكاميرات، المايكروويف، السيارات، لعب الأطفال و إلخ جميعها تحتوي على
متحكمات بسيطه أو معقده.ما هو المتحكم؟ وكيف يعمل ؟

كلنا يعرف الحاسب الآلي ، والحاسب كما لا يخفى عليكم يحتوي على:
معالج (CPU)، وحدة الحساب و المنطق (ALU)، الذاكرتين
(ROMوRAM) ، وحدة تخزين البيانات (Hard Disk) و مداخل و مخارج البيانات.

المتحكم هو عبارة عن حاسب آلي صغير جدًا، فالبنية الأساسية
-غالبًا- تحتوي ما يحتويه الحاسب. أي أن المتحكم يحتوي على CPU و ALU و ROMوRAM و
ذاكرة خاصة للبيانات و مداخل وخارج البيانات.

وكما وضحت آنفًا،
أغلب المتحكمات مبنية على هذا الأساس، لكن قد تختلف فيما بينها على مواصفات
وخصائص هذه المحتويات، إضافة إلى أنه في بعض الأحيان تكون هناك مميزات لبعض المتحكمات
التي قد تصنع لأغراض مخصصه.

و كما تعلمون، أن الحاسب جسد وروح، الجسد هي المكونات الداخلية الـHardware و
الروح هي برامج التشغيل الـSoftwear . فالحاسب يقوم بتنفيذ الأوامر الصادرة من
البرامج ليؤدي مهمة ما.
برنامج الوورد مثلا هو برنامج يوجه الحاسب للقيام بمهمة
معالجة النصوص.

والمتحكم كالحاسب يحتاج إلى برنامج يحتوي على عدة أومر توجهه
لإنجاز هدف البرنامج. فإذا أردنا مثلاً أن نصنع برنامج يحاكي عملية تنظيم المرور
باستخدام الإشارات المرورية، فعلينا أن نصنع برنامجًا خاصًا بهذا الهدف ثم نقوم
بتحميله على المتحكم ثم نربط المتحكم ببعض القطع الإلكترونية البسيطه ثم نقوم
بتشغيله ليبتدئ عمله.



ولو تأملنا قليلاً لوجدنا أن المتحكم -إذا ما
استخدمناه بدلاً من تركيب الدوائر الإلكترونية و تصميمها- سيختصر علينا الكثير من
الجهد و الوقت و المال. هذا غير أن المتحكم نفسه تستطيع إستخدامه في أكثر من مشروع
ولن يكلف إلا إعادة برمجته ببرنامج من صنع يديك أو من الإنترنت، أما الدوائر
الإلكترونية فإنها قد تكلفنا الجهد و المال و الوقت.

لنعد لمثالنا السابق
تنظيم السير باستخدام إشارات المرور، فلو أردنا محاكاة نظام إشارات المرور باستخدام
الدوائر الإلكترونية فإننا سنحتاج العديد من المؤقتات و المقارنات و البوابات
المنطقية و المكثفات و المقاومات و غيرها و هذاسيكلفنا المال و أيضًا نحتاج
لتوصيلها بطريقة صحيحة و من ثم إختبارها وهذا أيضً سيستنفذ الوقت و
الجهد.

لكن لو استخدمنا المتحكم فما علينا سوى تصميم برنامج يحاكي نظام
إشارات المرور ثم نحمله على المتحكم ثم نربط المتحكم بالقليل من المقاومات و
الــLED's .

إذًا،وفي كثير من الأحيان استخدام المتحكم يوفر علينا الجهد و
الوقت و المال.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

أنواع مختلفة من المتحكمات

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
ثانياً : الذاكرة :

هناك نوعين من الذواكر : متقلبة وغير متقلبة .

الذاكرة المتقلبة volatile تفقد جميع البيانات المخزنة فيها عندما يتم فصل
التيار عنها ، تستخدم في تخزين البيانات التي يحتاجها المعالج أثناء تنفيذه للأوامر
المختلفة ، وهي هنا الرام ( الذاكرة العشوائية )

النوع الثاني هو الذاكرة الثابتة non-volatile والتي لا تتأثر بفصل التيار عنها
، وتتمثل في

*الروم و هي عبارة عن مجموعة من الأوامر يحتاجها المعالج ليشغل نفسه
فيتراوح حجمها بين 512 بايت و 4096 بايت وقد يصل حجمها إلى 128 كيلوبايت في بعض
المتحكمات. وذاكرة الروم قد تكون من نوع الروم (ROM) حيث يمكن برمجتها مرة
واحدة فقط وقد تكون من نوع إي بروم (EPROM) أو إي إي بروم (EEPRPM) حيث يمكن
برمجتها عدة مرات.
*الفلاش وهي عبارة عن ذاكرة تستخدم في تخزين البرامج والأوامر المعطاة للمتحكم ،
وتبلغ 64 كيلوبايت في المتحكم 16F877

ثالثاً: وحدات الإدخال والإخراج :

بالطبع بدون إدخال وإخراج البيانات من المتحكم سيكون عديم الفائدة !

إخراج وإدخال اليبانات يعتمد على المنافذ Ports المرتبطة بالريجستر ، وهناك
نوعين من المنافذ على التوالي أو على التوازي ، في التوصيل على التوازي يتم نقل 8
بت في الوقت ذاته على 8 خطوط مختلفة ، بينما في التوصيل على التوالي يتم نقل بت
واحد تلو الآخر في خط واحد فقط .
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
1- شريحة العرض السباعي ( 7 segment Display ) :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وهي مثل شاشة العرض في الآلة الحاسبة ، سميت بذلك لأنها تتكون من 7 مصابيح
"دايود" صغيرة ، تستخدم في عرض الأرقام وبعض الأحرف ، يمكن إيصالها بالمتحكم كما في
الرسم التوضيحي التالي :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

شريحة العرض 7 مع المتحكم 16F877

وهذا المقطع يشرح طريقة عملها

( بدون اتصالها بالمتحكم )