إتصل بناأخبــــــــــــــــر صديقـــــــــاًالصفحة الرئيسيةEnglish
 
الصفحة الرئيسية
 

مقالات وبحوث

 
اسئلة امتحانات
 
روابط
 
مشاريع
     
 
 

نبذة عن المتحكم الدقيق

 

1.    تعريف عام بالمتحكم الدقيق.

المتحكم الدقيق عبارة عن حاسوب مصغر على هيئة دائرة متكاملة، لذلك هو يسمى أيضا "حاسوب على رقاقة سيليكون Computer on chip". وكما نعلم بأن الأجزاء الرئيسية للحاسوب هي:

 

·      وحدة المعالجة المركزية  Central Processor Unit (CPU) وهو الدماغ الذي تجري فيه جميع العمليات الحسابية والمنطقية فهو بمثابة المحرك للسيارة.

·      الذاكرة Memory وهو المكان الذي تخزن فيه جميع المعلومات اللازمة قبل أن يتم تحويلها الى وحدة المعالجة المركزية.

·      وحدة الدخل والخرج Input/Output unit وهي الكلفة باستلام المعلومات من العالم الخارجي الى الذاكرة والمعالج المركزي والعكس توصيل المعلومات التي تم معالجتها الى العالم الخارجي.

·      مولد نبضات الساعة Clock pulse generator وهو بمثابة الوقود الذي يغذي وحدة المعالجة المركزية ويتم توليد النبضان عن طريق مهتز، وكلما زادت سرعة النبضات زادت سرعة المعالج.

 

هذه الأجزاء كلها مجمعة على شريحة سيليكون على هيئة دائرة متكاملة. والسؤال الذي يطرح نفسه ماهو الفرق اذا مابين المتحكم الدقيق وجهاز الحاسوب؟

 

هناك عدة فروق نستطيع عرضها، وهي:

 

أولا: إن الحاسوب بإمكانه تشغيل وتنفيذ عدة برامج في وقت واحد. فمثلا قد تكون وانت جالس على جهاز الحاسوب تعمل على احد التطبيقات بينما تسمع في نفس تلوقت الى مقاطع موسيقية أو تقمو بنقل المعلومات من تطبيق الى اخر، وهذه الميزة غير متوفرة مع المتحكم الدقيق حيث أن المتحكم الدقيق لا يمكنه الا من تنفيذ برنامج واحد فقط في ان واد.

ثانيا: ان سرعة المعالج في جهاز الحاسوب اسرع بكثير من سرعة المعالج في المتحكم الدقيق.

ثالثا: جهاز الحاسوب قادر على الارتباط بالعالم الخارجي بقدر اكبر واوسع من المتحكم الدقيق.

 

ويمكن برمجة المتحكم الدقيق عن طريق جهاز حاسوب خارجي حيث يتم إنزال البرنامج الذي تم كتابتها سابقا عبر كابل الى ذاكرة المتحكم الدقيق حيث تبدأ وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ الأوامر الموجودة في البرنامج وذلك بعد الانتهاء من إنزال البرنامج مباشرة.

 

الوظيفة التي يؤديها المتحكم الدقيق تعتمد على البرنامج الذي تم كتابته فعلى سبيل المثال يمكن ان يتم كتابة البرنامج لكي يقوم المتحكم الدقيق بإضائة وإطفاء مجموعة من المصابيح بترتيب معين كما هو مستخدم في اللوحات الاعلانية. أو ممكن أن يتم كتابة البرنامج لكي يقوم المتحكم الدقيق بإصادر صوت تنبيه عبر جرس أو سماعة عند استلامه اشارة من حساسات معينة كما هو الحال في أجهزة الإنذار ضد السرقة أو أجهزة قياس وضبط درجات الحرارة ومستويات الضغط في الالات والمحركات الموجودة في المصانع وغيرها من التطبيقات العديدة.

 

يستخدم المتحكم الدقيق في العديد من التطبيقات المنزلية منها والصناعية. فالمكيفات والثلاجات تحتوي بداخلها على دوائر المتحكم الدقيق للتحكم بدرجة الحرارة كذلك الغسالة تحتوي على المتحكم الدقيق ايضا وذلك لبرمجة كمية الماء وتحديد درجة حرارته ومدة الغسيل وموعد التجفيف وغيرها من الأجهزة المنزلية. المصاعد الكهربائية ايضا تحتوي على دوائر المتحكم الدقيق لتحديد مستوى الصعود أو النزول ولقياس الحمل حيث أن المصعد لا يتحرك اذا كان الحمل أكثر من الحد المطلوب.

السياراة أيضا تحتوي على المتحكم الدقيق وذلك للتحكم في المحرك ومراقبة وضعه من ناحية درجة  الحرارة ومستوى الزيت والماء فضلا عن ناقل التروس والابواب وغيرها.

 

انه بالإمكان كذلك توصيل ذاكرة خارجية ولوحة مفاتيح وشاشة عرض الى المتحكم الدقيق وذلك بغرض توسيع امكانياته.

 

2.    ولكن لماذا المتحكم الدقيق بالذات?
 
وهذا سؤال جيد، لماذا نستخدم المتحكم الدقيق للتحكم حيث بالامكان استخدام دوائر أخرى ليست بحاجة الى برمجة مثل الدوائر المنطقية كالعدادات ومقارنات الجهد مثل مضخم العمليات وغيرها؟

 

ان عنصر البرمجة يعطي المتحكم الدقيق ميزتان مهمتان وهما:

 

·      المرونة في تسخير المتحكم الدقيق لأي وظيفة نريدها كما بينا سابقا.

تصغير حجم الدائرة الالكترونية حيث يتم الاستغناء عن بعض المكونات الالكترونية وتعويض وظيفتها في الدائرة بأوامر في البرنامج الذي يكتب في المتحكم الدقيق.  دعونا ننظر الى المثال التالي ليتضح لنا ذلك.

الشكل (1) يبين المتكاملة 4017 وهو عبارة عن عداد متتالي Decade Counter. لهذه المتكاملة مدخل واحد وعشرة مخارج، المدخل عبارة عن نبضات متتالية يتم توليدها من دائرة اخرى مثل دائرة المتكاملة 555 المشهورة كما هو بالشكل، أما مخارج 4017 العشرة فإن جهدها سيرتفع وينخفض بصورة متتالية من مخرج رقم 0 الى مخرج رقم 9 مع كل نبضة عند المدخل ومن ثم يعود الدور الى مخرج رقم 0 مرة اخرى وهكذا بلا توقف طالما أن هناك نبضات متتالية على المدخل. وعند توصيل ثنائي ضوئي LED على كل مخرج نرى هذه العملية بوضوح حيث تتحرك الاضاءة بصورة متتالية.

 

نفس هذا التطبيق يمكن عمله ايضا بالمتحكم الدقيق حيث يتميز بالمزايا الاتية:

 

1.    استخدام متكاملة واحدة فقط حيث يتم التعويض عن دائرة مولد النبضات 555 بمقاومة ومكثف.

2.    يمكن برمجة المخارج العشرة بفترات زمنية مختلفة، بينما في حالة المتكاملة 4017 لا يمكن ذلك لأن زمن ارتفاع وهبوط الجهود على مخارج المتكاملة 4017 مرتبطة بنبضات الدخل.

3.    في حالة المتكاملة 4017 لا يمكن أن يرتفع الجهد لأكثر من مخرج في وقت واحد بينما ذلك ممكن عند استخدام المتحكم الدقيق معتمدا ذلك على خطوات البرنامج الذي تمت كتابته.

 

3.    انواع المتحكمات الدقيقة والشركات المنتجة لها.

هناك عدة شركات تنتج أنواع مختلفة من المتحكمات الدقيقة ذات إمكانيات وقدرات مختلفة نذكر هنا بعضا منها.

·      8086 و8051 وهي من إنتاج شركة إنتل Intel.

·      68000 وهي من إنتاج شركة موتورولا Motorola.

·      PIC وهي من إنتاج شركة ميكروتشيب Microchip.

·      TMPXXX وهي من إنتاج شركة توشيبا Toshiba.

 

4.    المتحكم الدقيق نوع PIC.

والان أعزائي دعونا نتحدث عن المتحكم الدقيق نوع PIC. PIC هو اختصار لعبارة Peripheral Interfacing Computer وتعني الملحقات التي ترتبط بالحاسوب.

تنتج شركة ميكروتشيب ثلاثة أصناف رئيسية من المتحكم الدقيق كما هو موضح في الجدول السفلي.

 

الرقم المتسلسل للمتحكم الدقيق

الصنف

 

PIC10xxxxx, PIC12xxxxx, PIC16xxxxx, PIC16xxxxx,  PIC18xxxxx

8-bit PIC® Microcontrollers

(1)

PIC24Fxxxxx, PIC24Hxxxxx, disPIC30xxxxx,  disPIC33xxxxx

16-bit PIC® MCUs & dsPIC® DSCs

(2)

PIC32xxxxx

32-bit PIC® Microcontrollers

(3)

 

 

 

 


 ويندرج تحت كل صنف عدة أنواع ولكل نوع رقم تسلسلي مختلف، وكل تلك الأرقام تتميز بمواصفات مختلفة من حيث نوع وحجم الذاكرة وسرعة المعالج وعدد المداخل والمخارج وعدد الأرجل وغيرها من المواصفات التقنية التي تتناسب مع مختلف التطبيقات.

ويمكن الإطلاع على المزيد من المعلومات حول متحكمات PIC وذلك من خلال زيارة موقع شركة ميكروتشيب على الإنترنت www.microchip.com

 ان معظم متحكمات PIC  الحديثة تستخدم ذاكرة نوع Flash Memory وهذا النوع من الذواكر يمكن كتابتها ومسحها كهربيا كما أنها تحتفظ بالمعلومات حتى ولو تم ازالة تيار التغذية. ويمكن معرفة ذلك من رقم المنتج مثل PIC16F873 حيث يدل الحرف F الى نوع الذاكرة وهو Flash Memory.

5.    كيفية البرمجة.

 فكما قلنا سابقا بأن عملية البرمجة تبدأ بكتابة الأوامر والتعليمات في الحاسوب بواسطة برامج خاصة ومن ثم إنزال تلك الأوامر والتعليمات الى المتحكم الدقيق عن طريق جهاز صغير يسمى بالمبرمج.

ماهي وظيفة المبرمج؟

المبرمج هو عبارة عن وسيط بين الحاسوب والمتحكم الدقيق حيث يقوم المبرمج بتهيئة المتحكم الدقيق لإنزال الأوامر والتعليمات التي تم كتابتها في الحاسوب في ذاكرته فور استلامه لأمر الإنزال من الحاسوب.

لأي متحكم دقيق أو حتى الذواكر الالكترونية وضعيتان وهما:

1.    وضعية الكتابة Write: عندها تكون الأداة (المتحكم دقيق أو الذواكر الالكترونية) جاهزة لاستلام الأوامر والتعليمات من الحاسوب.

2.    وضعية القراءة Read: عندها تكون الأداة (المتحكم دقيق أو الذواكر الالكترونية) جاهزة لتنفيذ الأوامر والتعليمات.

إن المبرمج هو المسؤول عن تغير وضعية الأداة من وضعية الكتابة الى وضعية القراءة والعكس. وفي الحالة العادية تكون الأداه في وضعية القراءة حتى يقوم المبرمج بتغيير الوضعية الى الكتابة ويكون ذلك عندما يستلم المبرمج أمر انزال الأوامر والتعليمات من الحاسوب. وعند إنتهاء الإنزال يعيد المبرمج وضعية الأداء الى القراءة حيث تقوم الأداء يتنفيذ ما تم انزاله من الأوامر والتعليمات مباشرة.   

ان من اكثر طرق البرمجة انتشارا هي طريقة البرمجة المتسلسلة داخل دائرة التطبيق والمعروفة باسم CSPI وهو اختصار لعبارة In Circuit Serial Programming.  بواسطة هذه الطريقة يمكننا برمجة المتحكم الدقيق دون الحاجة الى اخراجه من دائرة التطبيق.

يبين الشكل التالي كيفية توصيل المبرمج الى المتحكم الدقيق من سلسلة PIC16F8X حسب تعليمات ميكروتشيب المصنعة لهذا النوع. كما هو موضح فان المبرمج يقوم بالتحكم بالاطراف VDD, VSS, RB6, RB7 وكذلك الطرف MCLR/VPP.



 
 

Copyright © eFarabi, All rights reserved
Designed & developed by: eeWebSolutions.com