مقاله کامل در مورد آشنايي با ميکرو کنترلرهاي AVR

فهرست مطالب
مقدمه 2
معايب و مزاياي ميکروکنترلر هاي مختلف 6
فيوز بيت ها، منابع كلاك وReset 8
منابع Reset 16
معرفی SPI Bus (نحوه عمل،رجيسترها ، ارتباط شبكه اي در SPI ومدارات داخلی) 21
برنامه ميکروی فرستنده ATmegaA32 (محيط برنامه نويسی BASCOM ) 27
برنامه ميکروی گيرنده ATMega8535(محيط برنامه نويسی BASCOM) 29
توضيح برخي از دستورات استفاده شده در محيط برنامه نويسي BASCOM 32
اتصال صفحه کليد 3× 4 بهAVR 36
اتصال LCD به AVR 38
شکل کلی مدار فرستنده و گيرنده توسط AVR 40
مقدمه:
آشنايي با ميکرو کنترلرهاي :AVR
ميکرو کنترلر : به آي سي هايي که قابل برنامه ريزي مي باشد و عملکرد آنها از قبل تعيين شده ميکروکنترلرگويند ميکرو کنترل ها داراي ورودي – خروجي و قدرت پردازش مي باشد.
بخشهاي مختلف ميکروکنترلر :
ميکروکنترلر ها از بخشهاي زير تشکيل شده اند
Cpu                    واحد پردازش
Alu                     واحد محاسبات
I /O                    ورودي ها و خروجي ها
Ram                   حافظه اصلي ميکرو
Rom                 حافظه اي که برنامه روي آن ذخيره مي گردد
Timer                براي کنترل زمان ها
و . . .
يک ميکروکنترلر چگونه برنامه ريزي ميشود: ميکرو کنترلر ها داراي کامپايلرهاي خاصي مي باشد که با زبان هاي Assembly basic, c مي توان براي آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهي به نام   programmer که در اين دستگاه  اي سي  قرار مي گيرد و توسط يک کابل به يکي از در گاه هاي کامپيوتر وصل مي شود برنامه نوشته شده روي آي سي  انتقال پيدا ميکند و در Rom ذخيره مي شود .
با ميکرو کنترلر چه کارهايي مي توان انجام داد:
اين آي سي ها حکم يک کامپيوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند بيشتر اين آي سي ها براي کنترل و تصميم گيري استفاده مي شود چون طبق الگوريتم برنامه ي آن عمل مي کند اين آي سي ها براي کنترل ربات ها  تا استفاده در کارخانه هاي صنعتي کار برد دارد .
ميکرو AVR داراي معماري است که مي تواند در تمام جهات مورد استفاده شما،عمل کند ميکرو AVR معماري دارد که براي شما کارايي 16 بيتي ارائه مي دهد که البته قيمتش به اندازه يک 8 بيتي تمام مي شود.
بهره هاي کليدي AVR :
داراي بهترين MCU براي حافظه فلش در جهان ! (MCU: Master Control Unit)
داراي سيستمي با بهترين هماهنگي
داراي بالاترين کارايي و اجرا در CPU (يک دستورالعمل در هر سيکل کلاک(
داراي کدهايي با کوچکترين سايز
داراي حافظه خود برنامه ريز
داراي واسطه JTAG که با IEEE 1149.1 سازگار است
(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.)
داراي سخت افزار ضرب کننده روي خود
داراي بهترين ابزارها براي پيشرفت و ترقي
داراي حالات زيادي براي ترفيع دادن يا Upgrade
واژگان کليدي AVR :
ميکرو کنترلر AVR به منظور اجراي دستورالعملهاي قدرتمند در يک سيکل کلاک(ساعت) به اندازه کافي سريع است و مي تواند براي شما آزادي عملي را که احتياج داريد به منظور بهينه سازي توان مصرفي فراهم کند. ميکروکنترلر AVR بر مبناي معماري RISC (کاهش مجموعه ي دستورالعملهاي کامپيوتر) پايه گذاري شده و مجموعه اي از دستورالعملها را که با 32 ثبات کار ميکنند ترکيب مي کند.
به کارگرفتن حافظه از نوع Flash که AVR ها به طور يکسان از آن بهره مي برند از جمله مزاياي آنها است. يک ميکرو AVR مي تواند با استفاده از يک منبع تغذيه 2.7 تا 5.5 ولتي از طريق شش پين ساده در عرض چند ثانيه برنامه
ريزي شود يا Program شود. ميکروهاي AVR در هرجا که باشند با 1.8 ولت تا 5.5 ولت تغذيه مي شوند البته با انواع توان پايين Low Powerکه موجودند.
راه حلهايي که AVR پيش پاي شما مي گذارد، براي يافتن نيازهاي شما مناسب است:
با داشتن تنوعي باور نکردني و اختيارات فراوان در کارايي محصولات AVR، آنها به عنوان محصولاتي که هميشه در رقابت ها پيروز هستند شناخته شدند.در همه محصولات AVR مجموعه ي دستورالعملها و معماري يکسان هستند بنابراين زماني که حجم کدهاي دستورالعمل شما که قرار است در ميکرو دانلود شود به دلايلي افزايش يابد يعني بيشتر از گنجايش ميکرويي که شما در نظر گرفته ايد شود مي توانيد از همان کدها استفاده کنيد و در عوض آن را در يک ميکروي با گنجايش بالاتر دانلود کنيد.
خانواده هاي محصولات AVR :
Tiny AVR:
ميکروهاي مدل tiny توانايي هاي عظيمي دارند.به خاطر کوچک بودن و داشتن MCU بسيار پر قدرت به اينگونه ميکروها نياز فراواني هست آنها به هيچ منطق خارجي نياز نداشته و به همراه يک IC مبدل آنالوگ به ديجيتال و يک حافظه قابل برنامه ريزي EEPROM قابليتهاي خود را ثابت مي کنند.
ميکروکنترلري با اهداف کلي و با بيش از 4 کيلو بايت حافظه فلش و 128 بايت حافظه استاتيک و قابل برنامه ريزي است.(منظور از حافظه استاتيک SRAM و حافظه قابل برنامه ريزي EEPROM است).
نکات کليدي و سودمند مدل Tiny :
• آنها به منظور انجام يک عمليات ساده بهينه سازي شده و در ساخت وسايلي که به ميکروهاي کوچک احتياج است کاربرد فراوان دارند.
• کارايي عظيم آنها براي ارزش و بهاي وسايل موثر است.
Mega AVR:
اگر شما به ميکرويي احتياج داريد که داراي سرعت و کارايي بالا باشد و توانايي اجراي حجم زيادي از کد برنامه را داشته و بتواند داده هاي زيادي را سروسامان دهد بايد از AVR هاي مدل Mega استفاده کنيد آنها به ازاي هر يک مگا هرتز سرعت ، توانايي اجراي يک ميليون دستورالعمل در هر يک ثانيه را دارند همچنين قابل برنامه ريزي و بروزرساني کدها با سرعت و امنيت بسيار بالايي هستند. اين نوع ميکروها قابليت خود برنامه ريزي دارند و مي توان آنها را بدون استفاده از مدارات اضافي برنامه ريزي کرد همچنين بيش از 256 کيلو بايت حافظه فلش و 4 کيلوبايت حافظه استاتيک و قابل برنامه ريزي دارند.
نکات کليدي و سودمند مدل :Mega
• حافظه سريع از نوع فلش با عملکرد خود برنامه ريز و بلوکه ي بوت (Boot Block)
• دقت بسيار بالاي 8-کانال در تبديل آنالوگ به ديجيتال 10 بيتي
• USART و SPI و TWI بر طبق واسطه هاي سريال
• واسطه ي JTAG بر طبق IEEE 1149.1
TWI: Two Wire Interface is a byte oriented interface
USART: Universal Serial Asynchronous Receiver/Transmitter
SPI: Serial Peripheral Interface
JTAG available only on devices with 16KB Flash and up
واسط JTAG فقط در ميکروهاي با بيش از 16 کيلوبايت حافظه فلش موجود است.
معايب و مزاياي ميکروکنترلر هاي مختلف
ميکرو کنترلر 8051:
اگربخواهيم به صورت کلي سير پيشرفت اين نوع ميکروکنترلر را در نظر بگيريم اولين ميکروکنترلر هايي که ساخته شد با جديدترين ميکروکنترلرهاي 8051 که الان توليد مي شود با توجه به پيشرفت شگفت که صنايع ديگر در دنيا دارند پيشرفت زيادي نکرده اند به طور مثال AT89S5X که ميکروکنترلر 8051 ساخت جديد ATMEL است نسبت به مدل هاي اوليه 8051 پيشرفت آنچناني ندارد . امکانات اين ميکرو نسبت به AVR و PIC قابل مقايسه نيست . به صورتي که که همين مدل جديد 8051 تقريبا حافظه اي برابر يک صدم (0.001 ) ميکروکنترلر هاي AVR را دارد و سرعتش 4 برابر کمتر از ميکروکنترلر هاي PIC و 12 بار کمتر از ميکروکنترلر هاي AVR است . از لحاظ امکانات ديگر هم چنين ضعفي احساس ميشود. اما براي کارهاي ساده تر که پيچيدگي زيادي در آن نباشد به خاطر قيمت بسيار پاييني که اين ميکروکنترلر دارد بسيار مناسب است . قيمت مدل جديد AT89S5X حدود 1000 تومان است که قيمت بسيار مناسبي است.
اين ميکرو کنترلر از زبان اسمبلي و C پشتيباني ميکند که زبان برنامه نويسي اصلي آن اسمبلي است که واقعا نوشتن با اين زبان برنامه نويسي نسبت به زبان هاي برنامه نويسي ديگر هم مشکل تر و هم طولاني تر است. در کل اين ميکروکنترلر امروزه ديگر تواناي رقابت با AVR و PIC رو ندارد و امروزه رقابت اصلي بين اين دو ميکروکنترلر است .
ميکروکنترلرPIC :
اين خانواده از نظر امکانات مانند AVR ميباشد و در کل صنعتي تر است . ميکروکنترلر خيلي قوي است که بر اساس بعضي آمار ها بيشترين کاربر را به خود اختصاص داده است البته در ايران اين آمار به نفع AVR است. اين ميکروکنترلر ساخت شرکت ميکرو چيپ است که PIC رو در مدل
هاي خيلي زيادي با امکانات مختلف براي کارهاي مختلف ميسازد . اين ميکروکنترلر با مدل هاي مختلفPIC16XXX و PIC12XXXX که به جاي X دوم از چپ به راست حروف C ,X,E,F قرار ميگيرد که هر کدام مفهوم خاصي دارد که X هاي بعدي هم اعدادي هستنند که نشان دهنده مدل هاي مختلف هستنند .
ميکروکنترلرAVR:
اين خانواده از ميکرو کنترلرها تمامي امکانات 8051 را دارا مي باشد و امکاناتي چون ADC مبدل آنالوگ به ديجيتال نوسان ساز داخلي و قدرت و سرعت بيشتر و( – EEPROM حافظه) از جمله مزاياي اين خانواده مي باشد.
.اول از همه سرعت اين ميکروکنترلر بسيار بالاست و دستوراتي که به آن داده مي شود را در يک سيکل کلاک انجام ميدهد در صورتي که اين سيکل کلاک براي 8051 بايد تقسيم بر12شودو براي PIC بايد تقسيم بر 4 بنابراين AVR سريعترين ميکروکنترلر موجود در بازار است . AVR از زبان هاي برنامه نويسي سطح بالا يا به اصطلاح (HIGH LEVEL LANGUAGE) HLLپشتيباني مي کند که باعث توليد کدهاي بيشتري مي شود که در کل برنامه نوشته شده نسبت به برنامه هايي که براي 8051 و PIC نوشته مي شود کوتاهتر است. امکانات جانبي اين ميکروکنترلر بسيار مناسب است و شما را از خريد بعضي لوازم جانبي مانند چيپ هاي آنالوگ به ديجيتال (ADC) , مقايسه گر آنالوگ و… راحت ميکند.
در ضمن AVR از بسياري از استاندارد هاي ارتباطي مانند SPI,UART,12C,JTAG پشتيباني ميکند که به راحتي ميتوان اين ميکروکنترلر را با ميکروکنترلر ديگر يا به وسايل ديگر به راحتي وصل کرد. قيمت اين ميکروکنترلر هم به نسبت امکانات فراواني که داره بسيار پايين است به طوري که يک ميکروکنترلر AVR تقريبا پيشرفته رو با قيمت حول و حوش 3 تا 4 هزار تومان خريد .
شرکت 5 Atmel ميکروکنترلر 8 بيتي AVR جديد با توان مصرفي بسيار پايين براي استفاده در مدارات با تعداد کدهاي بالا و اينترفيسينگ زياد عرضه نموده است.
اين ميکروکنترلر ها با نام هاي ATmega640، ATmega1280، ATmega2560، ATmega1281، ATmega2561 عرضه شده است و

فایل : 38 صفحه

فرمت : Word