المتحكمات الدقيقة.. تكنولوجيا الانتشار!
هل أشغلت آلة بيع القهوة يوماً فكرك، حينما تضع أنت قطعة معينة من النقود داخلها وتختار نوع قهوتك المفضل. ثم تحدد كمية السكر التي ترغب. فتقوم آلة بيع القهوة بتحضير قهوتك وصبها في الكاسة، وتخصم سعر القهوة من قطعة النقود التي وضعتها وترجع لك الباقي. هل فكرت كيف تتم هذه العملية وكيف تقوم بذلك؟
تتعرف آلة بيع القهوة على قطعة النقود وتحدد كمية السكر وكم من الواجب خصم نقود من العملة التي أودعتها في الآلة عن طريق أجهزة صغيرة تدعى المتحكمات الدقيقة. تتواجد المتحكمات الدقيقة في كثير من الأجهزة الإلكترونية كالألعاب الصغيرة، جهاز التحكم عن بعد، مكيف الهواء، فرن الميكروويف، الهواتف، كما أنها تتواجد حتى في المصانع المؤتمتة، وكذلك في أجهزة وتطبيقات كثيرة.
فكلها تحتوي على متحكمات دقيقة ضرورية ولازمة لعملها. كما أن بعض السيارات تحتوي على ما يزيد عن 50 وحدة من هذه المتحكمات. فهذه القطع الصغيرة -المتحكمات الدقيقة – أحدثت ثورة في عالم الإلكترونيات فهي في كل مكان وأي جهاز إلكتروني أصبح يحتوي على المتحكمات الدقيقة.
المتحكمات الدقيقة Microcontroller
المتحكم الدقيق عبارة عن شريحة دائرة متكاملة (هى أجهزة صغيرة بداخلها الكثير من الدوائر ولها عدة أطراف للاتصال الخارجي) تحتوى على وحدة أساسية هي المعالج الدقيق، ووحدات فرعية هي الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج ومؤقت لتشغيل ساعة المعالج، وقد تحتوى على محول رقمي تناظري ومحول تناظري رقمي.
وبمفهوم أبسط المتحكم الدقيق عبارة عن دائرة متكاملة Integrated Circuit (IC) قابلة للبرمجة، فعند توصيل التيار الكهربائي إلى دائرة المتحكم الدقيق يتم تنفيذ برنامج ثم تبييته في المتحكم وهذا البرنامج مكون من سلسلة أوامر تم وضعها على الشريحة.
المتحكم الدقيق هو رقاقة متكاملة تحتوي حاسوب صغير محدود الإمكانات وذاكرة وعدد من المداخل والمخارج العامة، وقد يحتوي بعض الملحقات والمجسات.
يُستخدم المتحكم الدقيق في العادة للقيام بمهمة محددة، وفي النهاية يعتبر المتحكم الدقيق حاسوب على شريحة ولهذا الحاسوب مهمة واحدة محددة مسبقاً.
تتميز المتحكمات الدقيقة في كونها عامة الأغراض وزهيدة الثمن حيث يبدأ سعرها من 4 دولار. مما يجعلها بديل فعال عن تصميم دارة لغرض معين. قديماً كان يتم برمجة المتحكم الدقيق عبر حرق البرنامج في ذاكرة ROM بطرق متخصصة، لكن حالياً أغلبها تحتوي ذواكر flash يمكن إعادة برمجتها مرات متعددة باستخدام دارات بسيطة؛ وذلك عبر وصل بعض أسنان المتحكم الدقيق بحاسوب عبر منفذ serial أو parallel أو حتى USB بدارات بسيطة يمكن عملها في المنزل. وتتم كتابة البرنامج بلغة الآلة مباشرة وذلك عبر ملف hex، أو بلغة التجميع assembly وبعض المتحكمات الدقيقة تدعم لغة السي.
هناك فئتان أساسيتان للمتحكمات الدقيقة من الناحية الوظيفية، الفئة الأولى هي فئة الأغراض العامة وهي الأنواع التي يمكن برمجتها للقيام بأي نوع من المهمات طالما كان في نطاق قدرتها من حيث الإمكانية، كالمتحكمات العامة التي يمكن استخدامها في جهاز الانذار أو التحكم بالإنارة. وهناك النوع الثاني وهي المتحكمات ذات الوظائف الخاصة والتي بنيت لتنجز مهام من نوع مخصص مع إمكانية برمجتها للتحكم بسير العمل في إنجاز هذه المهام مثل المتحكم الخاص بفك تشفير MP3 مثلا .
مكونات المتحكمات الدقيقة
يحتوي المتحكم الدقيق على معالج دقيق والعديد من الإضافات الأخرى التي تؤدي كل منها وظيفتها. تتكون المتحكمات الدقيقة من:
- وحدة معالجة مركزية وتتراوح ما بين 8 إلى 32 وحتى إلى 64 بت.
- واجهة المدخلات I/O Interfaces.
- الملحقات Peripherals كالمؤقتات، الراصد watchdog.
- ذواكر الوصول العشوائي لتخزين البيانات RAM for Data Storage.
- ذواكر قراءة فقط ROM ،EEPROM, Flash memory.
- مزامن أو مولد نبضات.
بعض أنواع المتحكمات الدقيقة
للمتحكمات الدقيقة خصائص تختلف فيما بينها، كتميز بعض المتحكمات عن غيرها بملحقات معينة، كعدد الأسنان المتاحة للمدخلات والمخرجات العامة، وحجم الذاكرة، واستهلاك الطاقة، وتردد المعالج وسرعته الذي قد يصل إلى 20 MHz في بعض المتحكمات الدقيقة، ودعمها لطرق الربط فالحديث من المتحكمات الدقيقة يدعم كابلات USB .
ومن أشهر الشركات التي قامت بتطوير وتصنيع المتحكمات الدقيقة، إنتل INTEL، وأتمل Atmel، وسوني SONY، ومايكرو شيب Microchip، وتوشيبا TOSHIBA، وإن إي سي NEC.
للمتحكمات الدقيقة العديد والعديد من التطبيقات المختلفة والتي ذكرت بعضاً منها، فاذا كانت لديك تجربة في صنع تطبيقات فشاركنا تجربتك.
المراجع
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق