آموزش کامل طراحی مدار و برنامه‌نویسی میکروکنترلرهای AVR

مجموعه: خدمات فنی و تاسیسات

میکروکنترلر AVR چیست

آموزش طراحی میکروکنترلرهای AVR به زبان ساده 

آشنایی با میکروکنترلرها

میکروکنترلرها قطعاتی هستند که در هر وسیله پیشرفته ای وجود دارند. در واقع بخشی مهم از این وسیله ها هستند. میکروکنترلرها بخشی از علم الکترونیک هستند و انواع مختلفی دارند که یکی از بهترین و پر سرعت ترین آن ها میکروکنترلرهای AVR است.

میکروکنترلرها همان طور که از نامشان هم مشخص است وظیفه کنترلی دارند. در تجهیزات الکترونیکی میکروکنترلرهای مختلفی وجود دارد که وظیفه دارد آن بخش را از لحاظ کارکرد صحیح کنترل کند. میکروکنترلرها از لحاظ طول و اندازه انواع مختلفی دارند که می توان به نوع: 8 بیتی، 4 بیتی، 64 بیتی و 128 بیتی اشاره کرد. بدیهی است که این انواع کارکردهای مختلفی هم دارند و ممکن است هر کدام در تجهیزاتی خاص یا بخش های خاصی از یک ماشین استفاده شوند. 

میکروکنترلرها در مقایسه با ریزپردازنده های جداگانه قابلیت های بهتر و بیشتری دارند. این قطعه الکترونیکی باعث کاهش هزینه ساخت و حتی اندازه یک وسیله الکترونیکی می شود. علاوه بر آن میکروکنترلر ها امکانات گسترده تری نسبت به ریزپردازنده ها دارند و به همین جهت امروزه برای هر وسیله ای که قابلیت ذخیره سازی و اندازه گیری و محاسبه دارد از یک میکروکنترلر استفاده می کنند. از یک ماشین حساب گرفته تا یک ساعت و حتی تجهیزات بسیار پیشرفته و گسترده الکترونیکی. 

روش های طراحی میکروکنترلرهای AVR 

روش های طراحی میکروکنترلرهای AVR

این میکروکنترلرها قابلیت های گسترده ای دارند و برای یادگیری طراحی این قطعه باید با محیط های برنامه نویسی آشنا شوید. امروزه بسیاری از دروس الکترونیک و آموزشگاه های الکترونیک به آموزش طراحی میکروکنترلر AVR با استفاده از روش های مختلف می پردازند. 

میکروکنترلرهای AVR  را با زبان های برنامه نویسی مختلف طراحی می کنند.

یکی از زبان های معروف برنامه نویسی AVR زبان C است. کامپایرهای برنامه نویسی این میکروکنترلر هم انواع مختلفی دارد از جمله: اتمل استودیو (Atmel Studio)، بسکام (BASCOM)، IAR، کدویژن (CodeVision AVR C Complier)، آردوینو (Arduino IDE) و WinAVR 

ویژگی های میکروکنترلرهای AVR

همان طور که گفتیم میکروکنترلرهای AVR به جهت ویژگی های مثبتی که دارند امروزه بیشترین استفاده را در کاربردهای الکترونیک و کاشین آلات و ابزارهای برقی و پیشرفته بر عهده دارند. ویژگی های مثبت این تراشه را می توان در زیر مطالعه کرد:

1. داشتن کارایی بالا 

2. سرعت بسیار خوب 

3. انرژی مصرفی کم

4. بیشترین کارایی و اجرا در CPU

5. قابلیت به روز شدن بسیار بالا 

6. دارای بهترین MCU برای فلش 

7. استفاده آسان و ساده

8. راه اندازی راحت

9. دارا بودن حافظه داخلی

10. قیمت بسیار خوب و مقرون به صرفه

نحوه انتخاب میکروکنترلر AVR مناسب 

چگونه یک میکروکنترلر مناسب را انتخاب کنیم؟

کسانی که برنامه ها را اجرا و طراحی می کنند باید به دنبال یک میکروکنترلر مناسب برای برنامه و ماشین آلاتی باشند که با زبان برنامه نویسی در حال طراحی و اجرا هستند. میکروکنترلرهای AVR با توجه به مزیت های خود معمولا بیشتر استفاده می شوند. برای انتخاب این تراشه بهتر است به مواردی توجه کنید. 

• میکروکنترلر بر اساس طول خود انواع مختلفی دارد. یا به عبارتی بر مبنای بیت تقسیم بندی می شود. بنابراین برای انتخاب این تراشه باید به بیت آن توجه شود. هر بیت میکروکنترلر برای بخش خاص یا کار خاصی است که با توجه به آن باید جای گذاری و اجرا شود.

مثلا میکروکنترلرهای 8 بیتی برای حساب کردن و به اجرا گذاشتن عملیات منطقی است. میکروکنترلرهای 16 بیتی دقت و عملکردی بهتر از نوع 8 بیتی دارد. یا مثلا میکروکنترلرهای 32 بیتی برای وسایل و تجهیزات الکترونیکی با قابلیت خودکار استفاده می شود. 

• میکروکنترلرها حافظه های مختلفی دارند. بعضی از آن ها حافظه بیشتر و بعضی کمتر دارند. در کل با توجه به نوع وسیله الکترونیکی باید میکروکنترلی با حافظه مناسب انتخاب کرد. حافظه این تراشه معمولا از 4B شروع می شود و به 4MB ختم می شود. 

• تعداد پین ها و اندازه ورودی و خروجی های میکروکنترلرها متفاوت است. با توجه به اینکه برنامه مورد نظر به چه تعداد پین ورودی و خروجی نیاز داشته باشد می توان از انواع مختلف میکروکنترلرها با تعداد پین های مختلف استفاده کرد. 

• با توجه به نوع مجموعه دستورالعمل میکروکنترلر هم می توان آن ها را انتخاب کرد. میکروکنترلرها معمولا از دو نوع مجموعه دستور العمل استفاده می کنند یکی از آن ها RISC و دیگری CISC است. 

نحوه طراحی میکروکنترلرهای AVR 

چگونه می توانیم میکروکنترلرهای AVR را طراحی کنیم؟

همان طور که گفتیم روش های مختلفی برای طراحی این میکروکنترلرها وجود دارد که شما می توانید با توجه به شیوه آموزش و نیاز از راه های مختلفی آن را بیاموزید. ابتدا امر باید به الکترونیک علاقمند باشید و زمینه های کافی برای یادگیری این درس را داشته باشید. عموما دانشجویان و دانش آموزان شاخه الکترونیک می توانند این تراشه را طراحی و اجرا کنند. 

برای یادگیری ابتدا باید با ویژگی های کلی این میکروکنترلر و جایگاه و کاربردهای آن آشنا شوید. بهتر است بدانید این تراشه یک تراشه 8 بیتی است. سپس اطلاعات دیگر درباره انواع میکروکنترلرهای AVR  و مباحث مرتبط ریاضی و اعداد بایتری را می شناسید. پس از آن وارد زبان برنامه نویسی و طراحی این میکروکنترلر که زبان C است می شوید. 

البته همان طور که گفتیم کامپایرهای مختلفی وجود دارد که برای یادگیری این میکروکنترلر مورد استفاده قرار می گیرند. گاهی به شما تمام سر فصل ها آموخته می شود و گاهی تنها یک زبان یا کامپایر برتر و انتخاب شده. کامپیایر کد ویژن، بسکام، IAR، WIN AVR و آردونیو نرم افزارهای مختلف یادگیری این میکروکنترلر هستند.

 میکروکنترلرهای AVR 

کلام پایانی

میکروکنترلرها تراشه هایی هستند که دارای یک پردازنده هستند و در بسیاری از تجهیزات الکترونیکی برای کنترل و فرمان دادن به بخش های مختلف وجود دارند. در واقع این تراشه ها را در اکثر تجهیزاتی که قابلیت اندازه گیری و ذخیره سازی دارند می توان دید. میکروکنترلرهای AVR یکی از همین تراشه ها یا قطعات هستند که به روش های مختلفی طراحی می شوند. دانشجویان الکترونیک و افرادی که این تراشه ها را طراحی کرده و به اجرا می گذارند در این زمینه آموزش دیده اند. 

گردآوری: بخش دانش کسب و کار بیتوته