الدرس الخامس Pic

الملامح الأساسية للمتحكمات
1-جهد التغذية: تتغذى أغلب المتحكمات
بجهد يساوي المنطقالرقمي 5v إلا أن البعض الشركات تصمم متحكمات تعمل بجهود
أقل من 2.7v وبعض المتحكمات تعمل حتى 6v بدون أية مشاكل.
على سبيل المثال يعمال المتحكم PIC18F452 في مجال تغذية يتراوح بين 2v وحتى 5v .
عادة ما تستخدم دارة تنظيم تحافظ على ثبات الجهد (5v)من بطارية 9v

2- نبضات الساعة :تحتاج الأنظمة
الرقمية ومن بينها المتحكمات لمصد نبضات لتنظيم عملياتها الداخلية مثلاً
نحتاج لدورة عمل كاملة لسحب التعليمة من ذاكرة البرنامج ومن ثم دورة تعليمة
أخر لفك تشفير التعليمة وهكذا ...
في متحكمات pic تشكل كل أربع نبظات من الهزازت الكريستالية الموصولة مع المتحكم دورة تعليمة واحدة
كذلك تحدد نبظات الساعة سرعة المتحكم
يمكن وصل كريستالة ترددها حتى 40MHz.في عائلة PIC18F
3-المؤقتات Timers
يعتبر المؤقت جزء هام من نظام المتحكم ويمكن أن يعمل بمصد نبضات خارجية أو
مصدر نبضات ذاخلية(مأخوذة من دورات التعليمة الداخلية المحددة من
الكريستالة)كما يمكن أن يكون الؤقت أو العداد بعرض 8bit أو 16bit
كما يستخم لتوقيت بعض العمليات الحيوية بالنسبة للمستثمر.
تحوي متحكمات العائلة pic18 على الأقل ثلاث مؤقتات
تستخدم بعض المتحكمات هذة المؤقتات في عمليات بارعة مثل أنظمة المسك و المقارنة و تعديل عرض النبضة
حيث يقوم المتحكم في نظام المسك بمقارنة قيمة داخلية موضوعة في المؤقت مع
قيمة خارجية من تجهيز خارجي يولد نبضات وعند تساوي القيمتين تتولد لدينا
مقاطة
أغلب المؤقتات قادرة على إجراء مقاطعات عند طفحانها.
يملك المتحكم PIC18F452 ثلاث مؤقتات مدمجة
4- مؤقت الحراسة
الغرض الأساسى لمؤقت الحراسة (المراقبة)
الميكروكونترولر يعمل فى عالم واقعى به تداخلات وذبذبات فى مصدر القدرة
وحتى أمراض وعلل فى البرمجيات . هذه المشاكل تؤثر على عمل المعالج وقد تؤدى
الى تعليمات برمجية خاطئة .
يوجد خطر كبير وداهم مع أى نظام يعتمد فى أساسه على المعالجات وهو أن فشل
البرمجيات بطريقة ما يصبح النظام غير عامل ولا يستجيب للتعليمات .
فى الكومبيوتر الشخصى المكتبى يمكنك التغلب على ذلك بإعاد التشغيل reboot.
لكن فى تطبيقات الأنظمة الأخرى يمكن أن يسبب كارثة لأنه قد لا يتواجد أى
مستخدم ليلاحظ أن هناك خطأ ما كما قد لا تتواجد وسيلة ربط أو واجهة
interface مع المستخدم .
فى كثير من المواقف قد يكون التصفير اليدوى هو كل ما نحتاجه (كما فى الكومبيوتر الشخصى) .
وعلى الرغم من ذلك فهناك أيضا الكثير من الحالات لا يكون فيها التصفير
اليدوى عمليا والنتيجة تكون مأساة مثل حالات أجهزة تنظيم ضربات القلب أو فى
الطائرات و الأقمار الصناعية .
مؤقت المراقبة أو الحراسة يقدم الحل المناسب لهده المشكلة .
يمكن للمصمم المبرمج إستخدام مؤقت الحراسة أو المراقبة والذى يقوم أتوماتيكيا بعمل تصفير للجهاز .
ما هو مؤقت الحراسة :مؤقت الحراسة هو عداد بمذبذب حر بدائرة RC داخل شريحة
الميكروكونترولر ولا يحتاج أى مكونات خارجية والذى يقوم بالعد بإستمرار
(عند تمكينه) وإذا حدث به طفحان overflow فإنه يجبر الميكروكونترولر على
التصفير reset .
هذا المذبذب منفصل عن مذبذب ساعة الميكروكونترولر(ساعة النظام) المتصل
بالطرف OSC1/CLKIN وهذا يعنى أن مؤقت الحراسة سوف يعمل حتى لو توقف مذبذب
ساعة النظام كما فى الحالة عند تنفيذ تعليمة النوم SLEEP .

5-مدخل التصفير
يستخدم بتهيئة المتحكم خارجياً.
يضع قطب التهيئة المتحكم في الحالة البدائية ويبدأ تنفيذ البرنامج من الموقع الذاكري رقم (صفر).
يمكن إضافة ضاغط لحظي(كبسة لحظية) على مدخل التهيئة لإجراء عملية التهيئة متى نريد .
6- المقاطعات:
تعد المقاطعات من الأفكار الهامة جداً في المتحكمات تحدث المقاطعة عندما يستجيب المتحكم لحدث خارجي أو داخلي
(مثل تايمر(مؤقت))بسرعة كبيرة......
عندما تحدث المقاطعة يغادر المتحكم موقعه الحالي من البرنامج ويقفز إلى جزء
اخر يسمى خدمة المقاطعات (interrupt service
routine)(ISR) وينفذ البرنامج المكتوب داخل خدمة المقاطعة ثم يعود بعدها
إلى موضعه السابق قبل المقاطعة.
تبدأ خدمة المقاطعات من موقع ذاكري محدد داخل ذاكرة البرنامج أحيانا يدعى عنوان شعاع المقاطعة .
بعض المتحكمات تملك عدة مقاطعات بشعاع مقاطعة واحد,والبعض الاخر يملك شعاع مقاطعة محدد لكل مقاطعة .
من الخصائص الهامة للمقاطعات متعددة المصادر هي الإختلاف في الأفضلية
(أولوية) (في حال حدوث مقاطعتين في نفس الوقت تنفذ المقاطعة ذات الأولوية
الأعلى ثم بعدها الأدنى).
مثل عائلة المتحكمات PIC18F تملك نوعين من المقاطعات ذات أولوية عالية _ ذات أولوية منخفضة.
7-Brown-out Detector : كاشف أنخفاض الجهد:
وهو نظام مألوف في المتحكمات يولد هذا النظام نبضة تصفير(تهيئة)قي حال
أكتشف أنخفاض عابر في الجهد ,وبالتالي يؤمن الحماية من الكتابة الزائفة
للذاكرة(خطأ في تخزين البيانات على الـ eeprom)ويمنع حدوث الأختلال في سير
البرنامج وذلك حتى تعو شروط التغذية إلى قيمها الاسمية.
8- التصفير لدى وصل التغذية Power-on Reset: تحوي بعض المتحكمات هذه الدارة مدمجة بداخلها.
مهمتها إبقاء المتحكم في حالة تصفير(تهيئة)حتى يستقر جهد التغذية وتصبح
الدارات الداخلية في المتحكم في حالة صحيحة قابلة لبدء العمل .

9-المحول تشابهي إلى رقمي
المحول التشابهي الرقمي: ويستخدم لتحويل الإشارات التشابهية مثل الجهد إلى
قيمة رقمية حيث يمكن للمتحكم أن يقرئها ويعالجها أو أن يخزنها بعض
المتحكمات تملك مبدل تشابهي إلى رقمي مدمجة بداخلها والبعض الأخر قد لا
يملك,على كل حال يمكن بسهولة التعامل مع مبدل خارجي منفصل.
تكون عادة دقة المبدل (adc)المدمج في المتحكم 8bits أو 10bits أي بدقة 256 إلى 1024
أغلب المتحكمات التي تحوي مبدل(adc) تكون ذات نظام مضاعف (تحوي أكثر من
قناة تشابهية واحدة)على سبيل المثال المتحكم PIC18F452 يملك 8 قنوات
(8-channel A/D converters) بدقة 10bits
يجب على المبرمج تهيئة هذه القنوات التشابهية قبل استخدامها في عملية
التحويل وقد تأخذ عملية التحويل عدة مئات من المايكرو ثانية قبل إنهاء
عملية التحويل , وغالباً ما تولد هذه المبدلات مقاطعة عند انتهاء عملية
التحويل مما يسمح للمبرمج على الحصول على النتيجة بأسرع وقت وهذا مفيد خاصة
في أنظمة التحسس(الحساسات).

10-المداخل والمخارج التسلسلية
الإتصالت التسلسية وتدعى أحياناً RS232 تمكن هذه المداخل والمخارج
التسلسلية المتحكم من الإتصال بمتحكم أخر أو بالكمبيوتر الشخصي , كما تحوي
بعض المتحكمات على موديول يدعى USART يساعد على إجراء الاتصالات التسلسلية
و تغير معدل النقل data format و بنية المعلومات(data format)بسهولة تامة وفي حال عدم توفر هذا الموديول في المتحكم
يمكن ببساطة تطبيق أي بروتكول إتصال برمجياً.
تحوي بعض المتحكمات على مديولات تسلسلية أخرى مدمجة بداخلها مثل( SPI (serial peripheral interface
أو (I2C (integrated interconnect والتي تمكن المتحكم من الأتصال بأنواع مختلفة من التجهيزات الخارجية مثل الذواكر.

11-الذاكرة eeprom
وقد تم شرح هذا النوع من الذواكر وهو مستخدم بكثرة في المتحكمات لتخزين
القيم والمعلومات التي لا يريد المستخدم أن يفقدها بعد انقطاع التيار
الكهربائي عن التجهيز مثل كلمات السر في نظام قفل كهربائي ,درجات الحرارة
العظمى خلال الأسبوع , ....الخ . يملك المتحكم PIC18F6680 ذاكرة من
نوع EEPROM قدرها 1024 bytes .
12- قائد شاشةlcd
يمّكن قائد شاشة lcd المتحكم من الإتصال بشاشات lcd مباشرة.
لايدعم هذا القائد كافة شاشاتlcd ولكن يمكن تأمين توابع مختلفة برمجياً لدعم شاشات مختلفة ,
يملك المتحكمPIC18F6490 قائد شاشة مدمج بداخله.

13-المقارن التشابهي
هذا الموديول غير شائع في المتحكمات ويستخدم لمقرنة جهد تشابهي مع قيمة
مرجعية أخرى وقد تم دمج هذا الموديول داخل الكثير من متحكمات شركة
Microchip –PICXX.
هذا الموديول غير شائع في المتحكمات ويستخدم لمقرنة جهد تشابهي مع قيمة
مرجعية أخرى وقد تم دمج هذا الموديول داخل الكثير من متحكمات شركة
Microchip –PICXX.
14- ساعة الوقت الحقيقي:
تمكن ساعة الوقت الحقيقي المتحكم من استلام(تحديث)التاريخ والوقت بشكل
مستمر وتوقيت عمليات المستثمر في الزمن الحقيقي وبدقة متناهية , ويعتبر هذا
غير شائع في باقي المتحكمات.
على كل حال يمكن استخدام ساعة وقت حقيقي كشريحة خارجية أو بنائها بشكل برمجي في حال أن المتحكم لا يحوي هذه التقنية.
تكون عادة دقة المبدل (adc)المدمج في المتحكم 8bits أو 10bits أي بدقة 256 إلى 1024
أغلب المتحكمات التي تحوي مبدل(adc) تكون ذات نظام مضاعف (تحوي أكثر من
قناة تشابهية واحدة)على سبيل المثال المتحكم PIC18F452 يملك 8 قنوات
(8-channel A/D converters) بدقة 10bits
يجب على المبرمج تهيئة هذه القنوات التشابهية قبل استخدامها في عملية
التحويل وقد تأخذ عملية التحويل عدة مئات من المايكرو ثانية قبل إنهاء
عملية التحويل , وغالباً ما تولد هذه المبدلات مقاطعة عند انتهاء عملية
التحويل مما يسمح للمبرمج على الحصول على النتيجة بأسرع وقت وهذا مفيد خاصة
في أنظمة التحسس(الحساسات).
15- نمط الراحة:
تقدم بعض المتحكمات مثل متحكمات(PICs) نظام خاصة بتوفير الطاقة يسمى نمط
الراحة أو النوم ()وينفذ بتعليمة برمجية واحدة حيث يوقف المتحكم الهزاز
الداخلي ويقلل استهلاك الطاقة إلى الحد الأدنى,وهو نظام هام جداً خاصة في
الأنظمة العاملة على البطارية(الأنظمة المحمولة)حيث سيدخل المتحكم في حالة
النوم عندما لا يقوم بأي شيء , ثم يمكن إيقاظه بعملية التهيئة(RESET) أو
بواسطة مؤقت الحراسة كما تستطيع بعض المقاطعات إيقاظ المتحكم أيضاً.
16-التهيئة عند بدء التغذية
17-التشغيل بالطاقة المنخفضة
العمل بالطاقة المنخفضة : هذه المزية لها أهمية خاصة في الأنظمة العاملة من البطارية
حيث يمكن للمتحكمات(pic) أن تستهلك أقل من (2mA) عند تغذيتها بجهد (5v)

18-إصدار و متصاص التيار
يستطيع كل قطب من أقطاب الدخل أو الخرج في المتحكم أن يمتص أو أن يصدر تيار
أعظمي قدره 25mA (للقطب الواحد)وهو تيار كافي لتشغيل الليدات(led)
والريليات الصغيرة(Relay) والمصابيح الصغيرة(small lamps) .في حال الحاجة
إلى تيارات أكبر نستخدم عادة الترنزيستورات و الريليات.

19-USB
يعد الــ USB الآن من الوصلات الشهيرة جداً في ربط التجهيزات المختلفة بالكمبيوتر .
تحوي بعض المتحكمات مثل المتحكم PIC18F2x50 على موديول USB Interfaceمدمج بداخله.

20-وحدة التحكم بالمحركات
بعض المتحكمات مثل PIC18F2x31 تؤمن إمكانية خاصة للتحكم بالمحركات الكهربائية.

21-Ethernet
ما زال نظام تشغيل الشبكات الموضعية (إيثرنت) Ethernet منتشرا في مختلف
أرجاء العالم على الرغم من أن تاريخ إرساء قواعده يعود إلى نحو 30 سنة خلت.
ويقدّر عدد الأدوات البينية العاملة بهذا النظام بحوالى 100 مليون في
الوقت الراهن. ولعلّ النجاح الذي حققته هذه التكنولوجيا التشبيكية، مرده
بالدرجة الاولى، إلى مواكبتها للتطور التقني المتواصل في قطاع الإتصالات
الرقمية وبخاصة على صعيد سرعة النقل.

22-CAN
هي شبكة التحكم بالمنطقةController Area Network
23-ZigBee
نظام مشابه للبلوتوس Bluetooth يستخدم في أنظمة الإتصال منخفضة التكلفة .
تؤمن بعض متحكمات PIC18F-serie نظام ZigBee يجعل من عملية الاتصال
اللاسلكية سهلة جداً

منقول[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط][ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]