مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فصل اول: ميكروكنترلر AT89C 2051

 

1_1) تاريخچه

با وجود گذشت30 سال از تولد ريز پردازنده تصور وسايل الكترونيكي بدون آنها كار مشكلي است در سال 1971 شركت اينتل 8080 را به عنوان اولين ريزپردازنده موفق عرضه كرد. مدت كوتاهي بعد از آن موتورولا، RCA و سپس Zilog انواع مشابهي راهمچون 6800، 6502 80Z، را عرضه كردند ، گرچه اين مدارها به خودي خود فايده چنداني نداشتند اما بعنوان بخشي از يك كامپيوتر تك بورد براي آموزش طراحي با ريز پردازنده تبديل شدند.

ميكروكنترلر قطعه اي شبيه ريز پردازنده است در سال 1976 اينتل 8748 را به عنوان اولين قطعه خانواده ميكروكنترلر هاي 48_ MCS معرفي كرد. توان، ابعاد و پيچيدگي ميكروكنترل ها با اعلام ساخت 8051، يعني اولين عضو خانواده ميكرو كنترلر هاي _ MCS 51 در 1980 توسط اينتل پيشرفت چشمگيري كرد.

(2-1) خلاصه سخت افزار اين قطعه عبارت است از:

4k بايت ROM، 128 بايت RAM ، 4 درگاه ورودي خروجي، 2 تايمر شمارنده 16 بيتي ، رابط سريال ، 64k بايت فضاي حافظه خارجي بركد 64x بايت فضاي حافظه خارجي براي داده، پردازنده بولي، 210 مكان بيتي آدرس پذير، انجام عمليات ضرب و تقسيم در 4 ميكرو ثانيه .

(1-3-1) تغذيه _پايه هاي 20=GND و 40=VCC)

ميكرو كنترلر با يك تغذيه V5 كار مي كند كه پايه 40 سر مثبت آن است .

 

 

 

2-2-1)پالس ساعت (پايه هاي 18 و 19)

اين پايه ها جهت اتصال به كريستال نوسان ساز به كار مي روند كه با مدارات داخلي پالس ساعت سيستم را توليد مي كند.

3-2-1) درگاه هاي موازي( پورت هاي صفر ف يك ، دو ، سه)

ميكرو كنترلر داراي چهار درگاه 8 بيتي است كه مي تواندعلاوه بر منظور خاص، پايه هاي ورودي خروجي نيز باشند.

در ميان پورت ها، پورت سه كمي با ديگر پورت ها متفاوت است زيراعلاوه بر يك درگاه عمومي هر يك از پايه هاي عملكرد ديگري نيز مي توانند داشته باشند كه به شرح زير است :

جدول شماره 1-1 پورت ها

شماره پايه	بيت	نام	وظيفه
10	P3.0	RXD	دريافت داده درگاه سريال
11	P3.1	TXD	ارسال داده درگاه سريال
12	P3.2	INT0	وقفه خارجي صفر
13	P3.3	INT1	وقفه خارجي يك
14	P3.4	T0	ورودي تايمر يا كانتر صفر
15	P3.5	T1	ورودي تايمر يا كانتر يك
16	P3.6	WR	سيگنال فعال ساز نوشتن
17	P3.7	RD	سيگنال فعال ساز خواندن

 

لازم به ذكر است كه پورت هاي صفر و دو نيز به عنوان باس آدرس دهي به حافظه خارجي كاربرد دارد و پورت هاي دو منظوره مي باشند.

 

 

 

 

4-2-1) PSEN( پايه 29، Program Store Enable)

وقتي برنامه از حافظه خارجي اجرا مي شود ميكرو كنترلر در زمان هايي كه لازم است عمل واكنشي انجام دهد اين سيگنالها خروجي را فعال (low) مي كند كه ميتواند اين سيگنال براي فعال كردن OE حافظه برنامه به كار رود.

5-2-1) ALE( پايه 30، Address Latch Enable)

همانطور كه گفته شد درگاه p0 مي تواند هم باس داده باشد و هم باس آدرس . وقتي ALE فعال (High) باشد يعني ديتاي روي ديتا باس يك آدرس است و در صورت فعال بودن آن يك داده مي باشد

6-2-1) Ea( پايه 31، External Access)

اگر بخواهيم از حافظه برنامه داخلي استفاده نماييم اين پايه را غير فعال (High) مي كنيم با فعال كردن اين پايه (low) ، شروع حافظه برنامه از آدرس صفر برنامه خارجي خواهد بود و حافظه برنامه داخلي بلا استفاده خواهد ماند

7-2-1)RST( پايه 9، Reset)

بافعال كردن اين پايه (high) حداقل به مدت دو سيكل ماشين رجيستر هاي داخلي ميكروكنترلر با مقادير مناسبي پر شده و ميكروكنترلر از آدرس (0000) شروع به اجراي برنامه مي كند.

3-1) حافظه داده جزئيات:

فضاي حافظه ميكرو كنترلر ها عبارتند از:

1- 64 كيلو بايت حافظه داده خارجي از آدرس صفر الي FFFF H

2- 128 بايت (يا 256 بايت ) حافظه داده داخلي از آدرس صفر الي F H 7 (يا از آدرس FF H براي 8052)

3_ 128 بايت حافظه داخلي تحت نام SFR از آدرس H 80 تا FF

4-1) رجيستر هاي داخلي ميكروكنترلر (حافظه داخلي)

رجيستر هاي داخلي ميكروكنترلر ها به دو دسته تقسيم مي شوند:

1-4-1) رجيستر هاي عمومي:

در واقع همان RAM داخلي است و به علت تعداد زياد آنها به جاي اسم به آنها شماره اي نسبت داده اند از H00 الي FH7

2-4-1) رجيستر هاي SFR يا رجيستر هاي خاص:

اين رجيسترها علاوه بر اينكه رجيستر معمولي هستند هر كدام براي كاربرد خاص هم استفاده مي شوند اين رجيستر ها ف رجيسترهاي مهم CPU بوده و از آدرس H80 الي FF H از RAM داخلي مي باشد كه فقط به صورت مستقيم قابل دسترسي مي باشد

فضاي حافظه RAM داخلي( يعني 128 بايت اول) به سه گروه مجزا تفكيك شده است همه گروه ها به صورت بايتي قابل آدرس دهي هستند اما گروه هاي II و III خواص ديگري نيز دارند كه درزير شرح مي دهيم:

5-1) گروه II( Bite Addressable):

32 بايت اول حافظه RAM داخلي( از آدرس H00 الي FH1) شامل بانك هاي ثبات مي باشد كه به چهار گروه A بايتي تقسيم مي شود و در هر لحظه 8 بايت از اين 32 بايت قابل دسترسي مي باشد كه به 0R، 1R،2R،3R،... الي 7R نشان داده مي شود اينكه 0R الي 7R در هر لحظه بيان كننده كدام يك از اين 32 بايت مي باشد به دو بيت از رجيستر PSW به نام هاي 0RS و 1RS كه قابل آدرس دهي بيتي مي باشند بستگي دارد يعني مثلا براي (0=0RS، 1=1RS) 0R بيان گر بايت شماره هشتم از RAM داخلي و مثلا 3R بيان گر بايت 11 از RAM داخلي مي باشد . استفاده از دستورات رجيستر هاي بانك ثبات به روش آدرس دهي مستقيم كه در ادامه توضيح داده مي شود ترجيح دارد.

6-1) ثبات هاي كنترلي:

1-6-1) ثبات آكومولاتور(Accumulator):

اكومولاتور يا ACC كه به اختصار در دستورات A هم نوشته مي شد يك رجيستر 8 بيتي بوده كه تقريبا بيشتر عمليات انتقال و منطق و شيفت به علت آدرس شدن بيتي روي آن انجام مي شود.

2-6-1) ثبات كلمه وضعيت برنامه (program statues word)PSW:

بيت هاي اين ثبات تحت تاثير بعضي عمليات هاي ميكروپروسسوري (رياضي يامنطقي) فعال مي شوند اين ثبات داراي بيت هاي آدرس پذير بوده و شامل بيت هاي زير مي باشد:

بيت پرچم نقلي: هشتمين بيت پرچم اين بايت است و يك بيت دومنظوره است اگر در يك عمل جمع يك بيت نقلي از بيت 7 آكومولاتور خارج شود يا در طي عمل تفريق يك بيت فرضي به بيت هفتم وارد شود بيت پرچم نقلي يك مي شود

بيت پرچم نقلي كمكي: هنگام جمع كردن اگر يك انتقال از بيت 3 به بيت چار آكومولاتور اتفاق بيفتد پرچم نقلي كمكي يك مي شود

بيت پرچم صفر: يك بيت پرچم همه منظوره براي استفاده كاربران است

بيت پرچم سرريز (over flew flag) OV: اگر نتيجه جمع يا تفريق در آكولاموتور جا نشود پرچم سرريز يك مي شود كه بيانگر ناصحيح بودن نتيجه موجود در آكولاموتور است

بيت توازن (parity bit): اين بيت به طور خودكار با توجه به محتواي اكولاموتور صفر يا يك مي گردد به طوري كه تعداد بيت هاي يك انباره به اضافه اين بيت به تعداد زوج منجر شود

3-6-1) ثبات B: اين ثبات يك ثبات 8 بيتي آدرس پذير مي باشد كه هم به عنوان يك رجيستر عمومي و هم براي كاربرد خاص در نظر گرفته شده است كه كاربرد خاص و اصلي آن انجام عمليات ضرب و تقسيم در آن مي باشد.

4-6-1) SP ياحافظه اشاره گر پشته( stack pointer):

SP يك رجيستر 8 بيتي است كه آدرس آن خانه H1 8 از RAM داخلي مي باشد استفاده از آن زماني است كه نياز به يك حافظه موقت جهت انجام عملي باشد و نخواهيم محتواي قبلي آن از بين برود و يا هنگامي كه بخواهيم به يك برنامه فرعي برويم (مثلا با دستور CALL) اگر لازم باشد بعضي از نتايج برنامه اصلي در جايي ذخيره گردد تا در برنامه فرعي چنانچه مجددا از آنها استفاده كرديم محتواي قبلي آن از بين نرود و با برگشت به برنامه اصلي بتوانيم از آنها استفاده نماييم. شماره آدرس اين فضا به وسيله اشاره گر پشته يا SP مشخص مي شود (كه براي همين بايد SP را در ابتداي كار عدد دهي كنيم) و چنانچه اين كار انجام نشود ميكروكنترلر مقدار H7 0 را براي آن در نظر مي گيرد دستورات PUSH و POP مربوط به اين قسمت از حافظه مي باشد كه در مورد آنها در قسمت هاي بعد توضيح داده مي شود

5-6-1) ثبات اشاره گر(Data Pointer Register):

اين ثبات دو بايتي بوده و مي توانديك عدد چهار رقمي هگز را در خود ذخيره كند كه از آن به عنوان آدرسي براي دستيابي به حافظه كد يا داده خارجي استفاده مي شود و آدرس آن H82 و H83 از RAM داخلي درقسمت SFRقرار دارد

 

6-6-1) ثبات تايمر (كانتر):

تايمر:

8051 داراي دو قبات 16 بيتي متمايز است كه مي تواند هم به صورت تايمر و هم به صورت شمارنده عمل كند كه در حالت تايمر اين ثبات با يك عدد پر مي شود و بايك فركانس خاص شروع به زياد شدن مي كند تا به حداكثر رسيده و به صفر بر مي گردد كه اين حالت يك بيت يافلگ را از صفر به يك تغيير مي دهد

كانتر:

در اين حالت چون بايد اتفاقات شمرده شود بنابراين پالس از خارج ميكرو كنترلر به پايه آي سي (1T ، 0T) امده و باعث افزايش محتواي ثبات مي شود و به صورت شمارنده عمل مي كند كه توضيح كامل عملكرد اين ثبات در مبحث تايمر آمده است .

7-6-1) تايمرTCON:

TCON:

ثبات كنترلر تايمر و كانتر و وقفه هاي خارجي مي باشد كه آدرس H88 قر ار دارد و به صورت بيتي آدرس كردن است

جدول 2-1 ثبات تایمر

 

 

0IT

0IE

1IT

1IE

0TR

0TF

1TR

1TF

 

چهار بيت كم ارزش رابراي كنترل وقفه هاي خارجي است كه بيت 0IT و 1IT جهت حساس كردن وقفه به لبه پايين رونده به كار مي رود و بيتهاي 0IE و 1IE به هنگام وقوع وقفه خارجي فعال مي شوند و پس از وقوع وقفه پاك مي شوند

بيت هاي 0TR و 1TF براي پي بردن به اينكه يك دوره تايمر كامل شده است يا خير مي باشد.

8-6-1) ثبات TMOD:

با اين ثبات مي توان حالت تايمر صفر يا تايمر يك را تعيين كرد

9-6-1) ثبات IE:

جهت فعال ياغير فعال كردن وقفه هامي باشد

10-6-1) ثبات IP:

جهت تعيين اولويت وقفه ها مي باشد

11-6-1) ثبات SCON:

ثبات كنترل درگاه سريال است كه به كمك آن مي توان حالت كاري درگاه را تعيين و همچنين پرچم هايي كه پر يا جالي بودن ثبات اطلاعات سريال را به عهده دارند در آن قرار دارند.

12-6-1) ثبات SBUF:

دو ثبات مستقل درگاه سريال وجود دارد كه CPU اطلاعاتي را كه بايد بفرستد يا اطلاعاتي را كه بايد دريافت كند از آنها استفاده مي كند

13-6-1) ثبات PCON:

از اين ثبات جهت كنترل توان مصرفي و همچنين تغيير سرعت سريال استفاده مي شود .

7-1) فرضيات ميكرو كنترلر به هنگام رجوع به حافظه برنامه:

خانه هاي ابتداي حافظه برنامه از آدرس H0000 الي H0025 اختصاص به وقفه دارد و هروقفه يك مكان مشخص در حافظه برنامه دارد و پس از وقوع وقفه ، CPU به آن محل از حافظه برنامه رفته و از آنجا شروع به اجرا برنامه مي كند كه آدرس وقفه در شكل 3_1 آمده است

 

8-1) ساختار درگاه I/O:

همان طور كه گفته شد ميكرو كنترلر داراي چهار درگاه 8 بيتي است كه بجز 1P بقيه درگاه ها چند منظوره مي باشد شكل هال زير مدارات داخلي درگاه ها را به صورت مختصر نشان مي دهند.

ساختار درگاه هاي 2p و 3P مشابه شكل هاي كذكور است با اين تفاوت كه در آن ها قسمت خروجي شبيه 1p و قسمت مياني (انتخاب گر) تقريبا هميشه 0P است

9-1) روش هاي آدرس دهي:

1-9-1) مفهوم مد هاي آدرس دهي:

بعضي ازدستورالعمل ها يك مجموعه عمل اعمال از پيش تعريف شده كه همواره يك كارمعين را شكل مي دهند و هيچ تغييري در آن ها امكان پذير نيست.

به عنوان مثال: دستور MUL AB

كه مقدار حافظه B را در حافظه A ضرب كرده و حاصل آن را در آن دو قرار مي دهد اما دستور ADD كه بيان كننده جمع دو حافظه مي باشد نه تنها براي جمع ثبات آكولاموتور با ثبات B طراحي و تعريف شده است بلكه مي توان آكولاموتور را با يك عدد خاص و يا ثبات هاي ديگر جمع كرد مبحث مد هاي آدرس دهي وظيفه تفكيك حالت هاي مختلف دستوري را به عهده دارد .

تذكر:

علامت # (Number Sign) در برنامه نويسي نشان دهنده آدرس فوري يا بلافصل مي باشد

2-9-1) انواع مدهاي آدرس دهي در ميكروكنترلر:

1_ روش آدرس دهي فوري يا بلافصل:

در اين روش عملوند موردنظر بلافاصله بعد از دستور العمل(OPCODE) كه در خود حافظه برنامه است قرار مي گيرد به عنوان مثال دستور H46#A, MOV يك آدرس دهي فوري مي باشد و به طور كلي اين دستورات به فرم عمومي (DATAN # ,1OP دستور) نوشته مي شود و دو بايتي مي باشند.

 

ب_ روش آدرس دهي مستقيم:

در اينجا عملوند در يكي از خانه هاي RAM داخلي و يا SFR هاست كه كافي است شماره خانه را تحت عنوان يك عدد و يا اسم حافظه را به صورت حرفي به فرم H90 A, MOV مي آوريم. اين دستورات به فرم عمومي (DIRECT,1OP دستور) نوشته مي شود و مشابه روش قبلي دو بايتي مي باشند.

ت_ روش آدرس دهي غير مستقيم:

در اين حالت عملوند در يك خانه از حافظه قرار دارد كه آدرس يا شماره آن خانه از حافظه در 0R و يا 1R يا DPTR قرار دارد و حالت هاي زير براي آن امكان پذير است .

تذكر:

علامت @ در برنامه نويسي نشان دهنده آدرس دهي غير مستقيم است

اين دستورات به فرم عمومي (RI @ ,1OP دستور) يا (2OP,RI @ دستور) نوشته مي شوند و يك بايتي مي باشند.

تذكر:

تنها دستوري كه براي دسترسي به حافظه ديتاي خارجي به كار مي رود MOVX است كه به MOVE EXTERNAL معروف است فرم عمومي اين دستورات مشابه موارد ذكر شده است

 

 

ث_ آدرس دهي ثبات:

اين آدرس دهي شبيه آدرس دهي مستقيم مي باشد با اين تفاوت كه خود اين دستور يك بايتي است براي حالتي كه بخواهيم دستورات سريع تر اجرا شوند (مثلا براي داده هايي كه به صورت متوالي دريك برنامه از آن استفاده مي شود) از اين مد آدرس دهي استفاده مي كنيم يعني در اين مد در يكبايت هم دستورالعمل نهفته است وهم آدرس عملوند، كه در آن جايگاه عملوند يكي از رجيسترهاي بانك ثبات مي باشد .

فرم عمومي اين دستورات به صورت (Rn، 1OP دستور) و دستور يك بايتي مي باشد .

ج_ آدرس دهي ضمني:

در اين دستورات عملوند ها از پيش تعيين شده و قابل تغيير نيستند مانند دستور SWAPA كه باعث تغيير دو نيم بايت آكومولاتور مي گردد

ح_ آدرس دهي به كمك رجيستر مبنا:

اين روش امكان دسترسي به حافظه برنامه خارجي را براي برگشتن عملوند و قراردادن آن در آكولاموتور را امكان پذير مي سازد.

تذكر:

بايدتوجه داشت اين نوع آدرس دهي براي يك محل در حافظه برنامه است (نه حافظه ديتا) به همين دليل نام آن (MOVC) MOVE CODE گذاشته شده است همچنين اين روش آدرس دهي امكان دسترسي به LOCK UP TABLE را ميسر مي سازد كه به همين دليل LOCK UP TABLE بايد در حافظه برنامه باشد نه حافظه RAM

علاوه بر مدهاي آدرس دهي ذكر شده مد آدرس دهي مربوط به پرش (SJAMP) مد آدرس دهي مطلق(A JAMP , ACALL) مد آدرس دهي بلند (LJAMP , LCALL) و وقفه هاي اختصاصي نيز مطرح مي باشد

10-1) دستورالعمل هاي 59X8:

ميكرو كنترلر هاي خانواده 59X8 داراي 255 دستورالعمل مي باشند كه 140 عدد آن دستورات يك بايتي ، 91 عدد آن دستورات دوبايتي وتنها 24 عدد آنهادستورات سه بايتي مي باشند واز نظر تعداد سيكل نيز 169 عدد آن ها دستورات يك سيكلي و 84 عدد آنها دستورات دو سيكلي مي باشند ودر اين ميان تنها دو دستور MUL AB ,DIV AB ، دستورات يك بايتي هستند كه زمان اجراي آن ها چهار سيكل طول مي كشد

از نظر آپرند نيز تعداد 30 دستور روي بيت عمل مي كنند (دستورات بيتي) و دودستور 16DATA#DPTR, MOV و INC DPTR روي كلمه (دوبايت) عمل مي كند و بقيه دستورات نيز روي بايت عمل مي كند.

11-1) تقسيم بندي دستورات ميكرو كنترلر:

1-11-1) دستورات انتقال:

1_ دستور MOV:

اين دستور مي تواند هم به صورت بايتي و هم به صورت بيتي و همچنين كلمه( 16 بيتي) اجرا شود و باعث انتقال اطلاعات از يك محل حافظه مي گردد در دستورانتقال MOV به صورت بايتي با توجه به جدول زير حالات مختلف دستور MOV جهت انتقال بايتي نشان داده شده است و محتواي آپرند سطر اول (مبدا) به داخل آپرند ستون اول (مقصد) منتقل مي شود بي آنكه محتواي مبدا تغيير كند

در دستور انتقال MOV به صور بيتي انتقال يا كپي كردن يك بيت از حافظه بر يك بيت ديگر انجام مي شود كه البته يك طرف آن همواره بيت كري و طرف ديگر آن يكي از بيت هاي قابل آدرس دهي مي باشداين دستورات روي پرچم ها اثر دارند .

در دستور انتقال MOV براي يك عدد 16 بيتي نيز اين دستور باعث انتقال يك عدد 16 بيتي در DPTR مي گردد.

2_دستور انتقال كد يا عدد ثابت در حافظه برنامه (MOVC):

اين دستور باعث مي شود تا محتواي يك بايت از حافظه برنامه در آكولاموتور.

3_ دستور انتقال داده در حافظه داده خارجي (MOVX):

اين دستور براي انتقالات ديتا در حافظه خارجي ميكرو كنترلر كاربرد دارد

4_ دستور PUSH:

با اين دستور ابتدااشاره گر پشته يك واحد افزايش مي يابد سپس محتواي متغير مشخص شده در دستور (يك بايت )در محلي كه توسط اشاره گر پشته اشاره مي شود ذخيره مي گردد و همانطور كه قبلا گفته شد اين محل در 128 بايت اول RAM داخلي مي باشد كه فضاي پشته ناميده مي شود و هيچ پرچي با اين عمل تحت تاثير قرار نمي گيرد

5_ دستور POP:

بااين دستور محتواي خانه اي از پشته كه شماره آن خانه به وسيله اشاره گر پشته اشاره مي شود در خانه اي كه دستور POP مشخص كرده ايد قرار مي گيرد و سپس اشاره گر پشته يك واحد كاهش مي يابد

6_ دستورات XCHD و XCH A و <SOURCE BYTE>

دستور XCH باعث جابجايي محتواي A با محتواي حافظه مشخص شده در دستور مي گردد ولي دستور XCJD فقط با چهار بيت كم ارزش اين عمل را انجام مي دهد.

2-11-1) دستورات محاسباتي:

بعضي از دستورات محاسباتي داراي تنوع مدهاي آدرس دهي مي باشند وبعضي نيز حالت خاص دارند كه عبارتند از:

1_ دستورات SUBB,ADD,ADDC:

داراي تنوع مدهاي آدرس دهي بوده كه در اين دستورات عملوند مي تواند باهر يك از روش هاي مد هاي آدرس دهي، آدرس دهي شود و نتيجه عمل نيز در آكولاموتور قرار ميگيرد.

2_ دستورات INC,DEC:

دستورات INC,DEC كه بر روي تمام حافظه هاي داخلي قابل اجرا است .

3_ به طور استثنا دستور INC همانطور كه مثل بقيه روي DPH و DPL عمل مي كند مي تواند به طور 16 بيتي روي DPTR عمل كند توجه شود كه در اين مورد DEC نداريم

I . دستور ADD A,<SOURCETE>:

اين دستور اكولاموتور را با بايت داده شده جمع كرده و نتيجه را آكولاموتور قرار مي دهد اين دستور به صورت ثباتي، مستقيم، غير مستقيم، و بلافصل قابل آدرس دهي مي باشد

II. دستور ADDC A,<SOURCE BYTE>:

اين دستور ACC را با بايت داده شده به همراه كري جمع كرده و نتيجه را در آكولاكوتور قرار مي دهد چنانچه از بيت 7 كري خارج شود بيت كري فعال و اگر از بيت 3، رقم نقلي كمكي يا AC فعال مي شود و همچنين اگر بيت 6 رقم نقلي خارج ولي از بيت 7 خارج نشود و يا بالعكس در اين صورت بيت سر ريز فعال مي شود و بيانگر اين است كه اندازه دامنه حاصل جمع بزرگتر از 7 بيت در نظر گرفته شده براي جواب است اين دستور به صورت ثباتي، مستقيم، غير مستقيم، و بلافصل آدرس دهي مي شود

III. دستورSUBB A,<SOURCE BYTE>:

اين دستور بايت داده شده را به همراه پرچم نقلي از آكولاموتور كم مي كند و نتيجه را در آكولاموتور قرار ميدهد . عمل SUBB مقدار پرچم نقلي( قرضي) را در صورتيكه براي بيت 7 رقم قرضي لازم باشد فعال مي كند و در غير اين صورت آن را صفر مي نمايد. همچنين كري كمكي براي بيت 3 اگر لازم باشد پرچم AC فعال مي شود و اگر يك رقم قرضي براي بيت 6 لازم باشد اما بيت 7 لازم نباشد و بالعكس در اين صورت بيت سر ريز فعال مي شود

IV. دستور DEC <BYTE>:

اين دستور محتواي حافظه داخلي يا بايت مشخص شده را با يك واحد كاهش مي دهد و براي انواع مدهاي آدرس دهي بجز مد بلافصل تعريف شده است

V. دستور INC <BYTE>:

اين دستور نظير DEC بوده تنها با اين تفاوت كه محتواي بايت مشخص شده را يك واحد افزايش مي دهد همچنين اين دستور بر روي رجيستر 16 بيتي DPTR نيز قابل اجرا است

VI: دستورات محاسباتي خاص:

بعضي از دستورات براي عمليات خاصي طراحي شده اند و داراي تنوع مدهاي آدرس دهي نيستند كه براي ميكرو كنترلر عبارتند از:

1) دستور MUL AB:

با اين دستور محتواي A كه يك عدد 8 بيتي است در محتواي 8 بيتي B ضرب شده و 8 بيت كم ارزش حاصل ضرب در A و 8 بيت با ارزش آن در B قرار مي گيرد واگر حاصل ضرب بزرگتر از FF H باشد (255 دسيمال) بيت سر ريز فعال مي شود و در غير اين صورت پرچم نقلي هميشه صفر است .

2) دستور DIV AB:

اين دستور عدد صحيح A را بر عدد صحيح B تقسيم نموده و خارج قسمت را در A و باقيمانده را در B قرار مي دهد در ضمن پرچم هاي كري و سرريز صفر مي گردد.

3) دستور (Decimal Adjust) DA A:

اين دستور فقط بر روي A قابل اجرا است كه اگر يك دستور ADD يا ADDC بر روي دو بايت اجرا شود (اعداد اين دو بايت به صورت BCD باشند) پس از آن دستور DA را اجرا مي كنيم تا حاصل را به صورت دسيمال در آورد.

3-11-1) دستورات منطقي:

اين دستورات را مي توان به سه دسته تقسيم كرد

1) دستورات منطقي با انواع مدهاي آدرس دهي:

اين دستورات براي عمليات منطقي AND,OR,XOR,…. بر روي دو بايت و با مدهاي مختلف آدرس دهي انجام مي پذيرد كه باعث مي شود كه اين عمليات منطقي بر روي دو بايت داده شده و به صورت بيت به بيت نظير اجراشود و در نتيجه در بايت مقصد ذخيره گردد.

2) دستورات منطقي كه فقط بر روي آكولاموتور عمل مي كنند:

دستور (clear )CLR A:

اين دستور باعث صفر شدن محتواي آكومولاتور مي گردد و هيچيك از فلگ ها تحت تاثير قرار نمي گيرد.

دستور (Complement)CPL A:

اين دستور باعث معكوس شدن محتويات آكولاكوتور (مكمل يك) مي گردد و هيچ يك از فلگ ها تحت تاثير قرار نمي گيرد

دستور (Rotate Left) RL A:

اين دستور باعث چرخش به سمت چپهر يك از 8 بيت آكولاموتور مي گردد و در اين چرخش با ارزش ترين بيت A به محل كم ارزش ترين بيت A منتقل مي شود همچنين كري و ساير فلگ ها تغيير نمي كنند.

دستور (Rotate Right )RR A:

اين دستور باعث چرخش به راست بيت هاي A مي گردد كه در اين چرخش كم ارزش ترين بيت به محل با ارزش ترين بيت منتقل مي شود همچنين كري و ساير فلگ ها تغيير نمي كند

دستور (Rotate Left With Carry)RLC A:

اين دستور باعث چرخش به چپ محتواي 8 بيت آكولاموتور به همراه بيت كري مي گردد و محتواي كري در مكان كم ارزش ترين بيت آكولاكوتور قرار مي گيرد همچنين محتواي با ارزش ترين بيت آكولاموتور در مكان كري واقع مي شود

دستور RRC A:

اين دستور باعث چرخش به راست 8 بيت A به همراه كري مي گردد كه مقدار كري در با ارزش ترين بيت A واقع شده است و همچنين محتواي كم ارزش ترين بيت A در كري قرار مي گيرد.

دستور SWAP A:

اين دستور باعث جابجايي نيم بايت كم ارزش آكولاموتور (بيت صفر تا 3) با نيم بايت با ارزش (بيت 4 تا 7 ) اكولاموتور مي گردد در ضمن با اين دستور هيچ يك از فلگ ها تغيير نمي كند

 

12-1)عملكرد زمان سنج:

در اين قسمت از توضيحات مي خواهيم چگونگي عملكرد زمان سنج را بررسي كنيم البته زمان سنج در اين قسمت كلمه مناسبي نيست زيرا مي توان از اين امكانات ميكرو كنترلر به عنوان شمارنده وقايع يا همان تايمر استفاده نمود اين امكانات ميكروكنترلر به اما اجازه مي دهد كه بتوانيم در امر كنترل قويتر عمل كنيم و بتوانيم دقيق تر باشيم.

در ميكرو كنترلر 8051 دو زمان سنج داريم كه هر كدام چهار حالت كاري دارند و در كنترلر هاي 8052و 8055 سه زمان سنج وجود دارد كه زمان سنج سوم با سه حالت كاري در دسترس مي باشد زمان سنج ها براي منظورهاي زير به كار گرفته مي شوند:

1_ زمان سنجي بازه

2_ شمارش وقايع

3_ توليد آهنگ انتقال بيت درگاه سري زمان سنج هاي موجود 16 بيتي مي باشند كه مي توان تا عدد 65536 شمارش نمود و نيز اين زمان سنجها را مي توان در مودهاي مختلف به كار گرفت در زير به ثبات هاي مورد استفاده در زمان سنج اشاره خواهيم نمود .

13-1) ثبات حالت زمان سنج (TMOD):

ثبات تايمر مود داراي دو رجيستر چهار بيتي است كه حالت كاري را براي دو زمان سنج صفر و يك تعيين مي كند و اين ثبات بيت آدرس پذير نيست حال به بررسي اين ثبات مي پردازيم.

جدول 3-1 ثبات حالت زمان سنج

بيت 0 0M

بيت 1 1M

بيت 2 C/T

بيت 3 GATE

بيت 4 0M

بيت 5 1M

بيت 6 C/T

بيت 7 GATE

بيت هاي صفر تا بيت سه مربوط به تايمر/ كانتر صفر مي شوند و همان طوري كه مشاهده مي شود همان بيت ها در سمت ديگر تكرار شده اند كه مربوط به تايمر / كانتر يك هستند بيت هاي 0M و 1M براي تعيين كاري تايمر مي باشند و نيز بيتهاي C/T، GATE براي تعيين اينكه مي خواهيم به صورت تايمر از شمارنده استفاده كنيم و يا به صورت كانتر كه پاسهاي مورد شمارش به پايه ميكرو اعمال مي شود و مورد كاري به صورت زير است :

 

جدول4-1 پالس شمارش تایمر

0M	1M	حالت	توضيحات
صفر	صفر	صفر	حالت زمان سنج 13 بيتي
صفر	يك	يك	حالت زمان سنج 16 بيتي
يك	صفر	دو	حالت زمان سنج 8 بيتي با خود بارگذاري مجدد
يك	يك	سه	حالت زمان سنج جدا

14-1) ثبات كنترل زمان سنج (TCON):

اين ثبات براي كنترل زمان سنج به كار گرفته مي شود همان طوري كه در جدول زير مشاهده مي شود بيت چهارم تا بيت هفتم مربوط به كنترل زمان سنج مي باشد و براي روشن يا خاموش كردن شمارنده به كار مي رود و براي تعيين اينكه كار زمان سنج چه موقع به پايان مي رسد.

جدول 5-1 ثبات کنترل زمان سنج (TCON)

بيت	نماد	آدرس	توضيحات
TCON	1TF	FH8	نشان دهنده اينكه زمان سنج يك سر ريز نموده است و دراين صورت اتفاقي خواهد افتاد كه شمارش زمان سنج به پايان رسيده باشد كه اين بيت به صورت نرم افزاري و يا سخت افزاري مي تواند ريست شود اگر ما از اينتراپت استفاده باشيم هنگام پرش به وقفه با سخت افزار ريست خواهد شد و در غير اين صورت بايد با نرم افزار البته در صورت نياز ريست شود
TCON	1TR	EH8	اين بيت براي روشن /خاموش كردن زمان سنج مي باشد و فقط به صورت نرم افزاري نشان دار و يا باز نشان مي شود
TCON	0TF	DH8	نشان دهنده اينكه شمارش به پايان رسيده و زمان سنج سر ريز نموده است مانند0TF مي باشد اما اين بيت مربوط به زمان سنج صفر است.
TCON	0TR	CH8	همانند 1TR (براي زمان سنج يك ) مي باشد
TCON	1IE	BH8	نشان دهنده لبه وقفه خارجي يك مي باشد و به محض پديدار شدن يك لبه نزولي توسط سخت افزار نشان دار مي شود وهنگام رفتن به سرويس وقفه ويا به صورت نرم افزاري باز نشان مي شود
TCON	1IT	AH8	تعيين اينكه اينراپت حساس به لبه باشد و يا اينكه حساس به سطح و مربوط به اينتراپت
TCON	0IE	H89	همانند 1IE ولي براي اينتراپت صفر
TCON	0IT	H88	همانند1IT ولي براي اينتراپت صفر

 

البته در اين ثبات چهار بيت ديگر وجود دارند كه زيات مربوط به كنترل زمان سنج ما نخواهد شد مانند بيت هاي 1IT، 0IT اين بيت ها براي تعيين حساسيت به لبه يا سطح مي باشند براي روشن شدن اين موضوع مي توان گفت كه مامي توانيم كاري كنيم كه با بوجود آمدن يك لبه نزولي روي پايه 0INT يا 1INT اينتراپت پذيرفته شود يا اينكه با مشاهده يك سطح ولتاژ صفر بيت هاي 1IE ، 0IE به محض مشاهده يك لبه نزولي روي پايه مربوط به اينتراپت يك خواهند شد و با پرش به سرويس وقفه صفر مي شوند همان طور كه در جدول هاي صفحات قبل مشاهده شد چهار حالت كار وجود دارد حالت صفر كه زمان سنج 13 بيت است و اين حالت براي سازگاري با ميكرو كنترلر قبلي اينتل يعني 8048 مي باشد و در طرح هاي جديد استفاده زيادي ندارد

حالت دوم سنج 16 بيتي است كه مي توان از حداكثر امكان شمارش استفاده نمود حالت دوم كه 8 بيتي مي باشد و خود بارگذاري مجدد دارد يعني اينكه بعد ازاتمام شمارش دوباره بارگذاري خودكار مي شود به اين صورت كه مقدار بارگذاري داخل TH قرار داده مي شود و پس از سر ريز زمان سنج بايت بالاي زمان سنج دوباره به بايتپايينن منتقل مي شود و شمارش دوباره روي بايت پايني انجام مي شود حالت سوم كه يك زمان سنج جدا مي باشد كه در اين حالت زمان سنج صفر به دو زمان سنج 8 بيتي تبديل مي شود و سر ريز بايت بالا يا بايت پايين موجب نشاه دار شدن 0TF ، 1TF خواهد شد هنگامي كه از شمارنده هاي داخلي ميكروكنترلر به عنوان زمان سنج استفاده مي شود پالس هاي ورودي به شمارنده 12/1 فركانس كريستال مي باشد مثلااگر فركانس ما 24 مگا هرتز باشد پالس هاي نيم ميكرو ثانيه به شمارنده اعمال خواهد شد براي آغاز به كار زمان سنج كافي است كه بيت 1TR يا 0TR را ست كنيم و بالعكس

بيت GATE كه اين بيت به ما اجازه مي دهد مدت كار زمان سنج را در اختيار بگيريم به اين صورت كه اگر اين بيت را ست كنيم مي توانيم با يك يا صفر كردن پايه هاي 0INT يا 1INT به ترتيب تايمرهاي صفر و يك را فعال يا غير فعال كنيم به طور مثال اگر پايه اينتراپت صفر، يك باشد شمارنده به منبع پالس خارجي يا داخي متصل مي شود و ما مي توانيم از اين امكان براي اندازه گيري پهناي پالس و يا شمارش وقايع در مدت زمان مشخص استفاده كنيم ولي پايه INTX‌قدرت خود را از دست نمي دهد و مي توان از اينتراپت خارجي نيز استفاده نمود.

15-1) برنامه ريزي اينتراپت ها

استفاده از وقفه در زماني انجام مي پذيرد كه وقوع يك حادثه غير قابل پيش بيني مي باشددر اين حالت دو راه داريم يكي اينكه هميشه در برنامه احتمال وقوع را در نظر بگيريم كه اين امر موجب مي شود كه سرعت كار كاهش يابد و از طرفي دقت لازمه رانخواهيم داشت روش ديگر استفاده از وقفه يا اينتراپت مي باشد به اين شكل كه در رجيستر هاي مربوطه براي وقوع اين حادثه برنامه ريزي كنيم و اينكه در صورت وقوع اينتراپت چه كارهايي بايد انجام شود در 8051 پنج منبع اينتراپت داريم كه دو اينتراپت خارجي و دواينتراپت زمان سنج و يك اينتراپت پورت سريال مي باشد ولي در 8052 و 8055 اين منابع وقفه شش تا است و همان طوري كه مي دانيم در ميكرو كنترلر هاي 8052 و 8055 تايمر سوم نيز دارمي كه اينتراپت ششم مربوط به اين تايمر است

16-1) ثبات هاي مربوط به اينتراپت

اولين رجيستر در اينجا ثبات IE مي باشد كه در آدرس AH، قرار دارد و ترتيبت بيت هاي مربوط به شكل زير است :

جدول 6-1 رجیستر ثبات

0IE 0EX

1IE 0ET

2IE 1EX

3IE 1ET

4IE ES

5IE ES

6IE

7IE EA

در ثبات بالا شما 7 بيت رامشاهده مي كنيد كه در زير در مورد هر كدام توضيح داده خواهد شد .

0EX: اين بيت براي توانا سازي يا ناتوان سازي وقفه خارجي يك است و در صورتي كه يك شود مي توانيم اينتراپتيك را به كار اندازيم پايه مربوط به اين وقفه روي پورت سوم است و به محض بوجود آمدن يك لبه نزولي يا يك سطح صفر (به مبحث تايمر ها رجوع شود) اينتراپت پذيرفته مي شود

1EX: اين بيت نيز مانند بيت 0EX مي باشد با اين تفاوت كه مربوط به وقفه خارجي يك است

2ET، 1ET،0ET :‌اين وقفه ها مربوط به تايمر ها هستند واگر يكي از اين بيت ها و يا هر سه بيت را يك كنيم مي توانيم به محض پايان شمارش به اينتراپت و از تايمر مورد نظر دريافت كنيم

ES: اين اينتراپت مربوط به پورت سريال است و در صورتي كه آنرا ست كنيم با اتمام ارسال نويسه اينتراپتي بوجود مي آيد.

EA: توانا ساز يا ناتوان سازي تمام وقفه ها در صورتي كه اين بيت صفر باشد هيچ كدام از وقفه كار نمي كند

17-1) اولويت وقفه

ممكن است كه دو يا چند وقفه در يك زمان رخ دهند و يا اينكه در هنگام سرويس يك اينتراپت وقفه ديگري نيز اتفاق بيفتد در اين حالت اولويت با وقفه است كه در ثبات با اولويت بيشتر تعريف شده است شما مي توانيد در جدول زير اين ترتيب اولويت را مشاهده كنيد .

جدول 7-1 اولویت وقفه

بيت	نماد	آدرس بيت	توضيح (اولويت بالا=1 و اولويت پايين =0)
7IP			استفاده نشده
6IP			استفاده نشده
5IP	2PT	BDH0	اولويت وقفه با زمان سنج2
4IP	1PT	BBH0	اولويت وقفه با وقفه پورت سريال
3IP	1PT	BBH0	اولويت وقفه با زمان سنج 1
2IP	1PX	BAH0	اولويت وقفه با وقفه با وقفه خارجي 1
1IP	0PT	H9B0	اولويت وقفه بازمان سنج 0
0IP	0PX	H8B0	اولويت وقفه باخارجي 0

 

 

18-1) بردارهاي وقفه

هنگاميكه وقفه اي پذيرفته مي شود قمداري در شمارش گر برنامه قرار مي گيرد كه به آن بردار وقفه مي گوييم و آدرس شروي روال سرويس وقفه كه در PC قرار مي گيرد مربوط به وقفه مورد نظر است به طور مثال اگر وقفه از سوي درگاه سريال داده شود برنامه از آدرس H0023 شروع به اجرا شدن مي كند و ما براي سرويس دهي به وقفه فقط 8 بايت در اختيار داريم ( البته اين در صورتي است كه از وقفه هاي بعدي نيز استفاده كرده باشيم در غير اين صورت مي توانيم از فضاي مربوط مربوط به وقفه هاي ديگر نيز استفاده كنيم) به طور مثال با توجه به جدول پايين اگر فقط از وقفه خارجي صفر استفاده كرده باشيم و برنامه اصلي را از آدرس H0040 نوشته باشيم تا آدرس FH003 جا داريم كه برنامه را نوشته و از اينتراپت خارج شويم و اگر از اينتراپت هاي ديگري نيز استفاده كرده باشيم كه براي اين وقفه طولاني بيش از 8 بيت فضا نداريم در اين صورت مي توانيم به آدرسي ديگر از فضا برنامه پرش كرده و پردازش راانجام دهيم.

جدول 8-1 بردارهای وقفه

وقفه	نشانه	آدرس وقفه
راه اندازي سيستم	RST	H0000
خارجي صفر	0IE	H0003
زمان سنج صفر	0TF	BH000
خارجي يك	1IE	H0013
زمان سنج يك	1TF	BH001
درگاه سري	TI، RI	H0023
زمان سنج دو	2EXF،2TF	BH002

 

همان طور كه در جدول مشاهده مي شود تا آدرس BH002 مربوط به وقفه ها مي شود پس بامنظور كردن 8 بيت براي آخرين وقفه ما مي توانيم از آدرس H33 برنامه نويسي كنيم.

19-1) عملكرد پورت سريال

در ميكرو كنترلر 8051، 8052، 8055 امكان انتقال و دريافت اطلاعات به صورت سريال در سه حالت امكان پذير است و مي توان داده ها را با سرعتي كه مي توانيم تعيين كنيم ارسال و يا دريافت نماييم پايه هايي كه به اين منظور روي پايه هاي ميكرو كنترلر استفاده مي شوند دو پايه TXD و RXD مي باشند كه به ترتيب براي دريافت و ارسال داده به كار گرفته مي شوند و نيز ثبات هاي مورد استفاده براي اين كار ثبات پورت سريال از طريق SCON امكان پذير مي باشد . SCON,SBUF مي باشند كه مود كاركرد.

20-1) حالتهاي عملكرد پورت سريال:

حالت كاري پورت سريال از طريق نوشتن در آدرس H99 تعيين مي شود حالت هاي عملكرد پورت سريال عبارتند از:

1-20-1) حالت صفر:

كه اين حالت از طريق نوشتن در بيت هاي 0SM، 1SM تعيين مي شود وحالت انتقال 8 بيتي مي باشد و سرعت انتقال دراين حالت يك دوازدهم فركانس ساعت مي باشد دراين حالت پايه RXD هم براي ورودداده و هم براي خارج كردن داده بكار مي رود به دليل سرعت انتقال بسيار بالا در اين حالت پايه TXD براي ارسال پالس همزمان بكار مي رود كه عملكرد اين حالت را كاملا از سه حالت ديگر مجزا مي كند.

2-20-1) حالت يك:

انتقال 8 بيتي داده كه به صورت UART عمل مي كند اين به اين معني است كه داده با يك بيت آغاز صفر و يك بيت پايان كه يك مي باشد دريافت ياارسال مي شود در اين حالت بيت پايان هميشه يك است و با قرار دادن بيت پايان در 8RB عمل ارسال داده از بافر انجام مي گيرد موضوعي كه بايد به آن اشاره نمود اين است كه براي ارسال داده مي بايد آنرا در SBUF قرار دهيم حالت يك در اصل 10 بيت را انتقال مي دهد كه اگر بيت هاي كنترلي را از آن كم كنيم به همان 8 بيت مي رسيم.

3-20-1) حالت دوم:

كه اين حالت UART، 9 بيت با آهنگ انتقال بيت ثابت مي باشد آهنگ انتقال بيت در اين حالت 32/1 يا 64/1 فركانس نوسان ساز درون تراشه مي باشد و در اين حالت بيت نهم بيتي است كه در 8RB قرار مي گيرد و با توجه به بيت هاي شروع و پايان 11 بيت ارسال مي شود كه بيت آغاز صفر و بيت پايان يك است .

4-20-1) حالت سوم:

UART ، 9 بيتي با آهنگ انتقال بيت متغير همان طور كه گفته شد آهنگ انتقال در حالت دوم ثابت مي باشد ولي مي توان در حالت سوم آهنگ انتقال بيت را تغيير داد كه اين كار با استفاده از تايمر امكان پذير است شما مي توانيد با يك كردن بيت هفتم از ثبات PCON آهنگ انتقال بيت را در حالتهاي 1 و 2و 3 دوبرابر كنيد همان طور كه گفته شد به طور مثال آهنگ انتقال بيت در حالت دوم مي تواند 32/1 با 64/1 فركانس ساعت باشد در حالت عادي آهنگ انتقال همان 64/1 نوسان ساز درون تراشه است كه با ست كردن بيت هفتم از PCON اين مقدار به 32/1 نوسان ساز درون تراشه خواهد رسيد در جدول زير خلاصه اي از مطالب گفته شده را مي توانيد مشاهده كنيد

جدول 9-1 انتقال بیت

0SM	1SM	شرح	اهنگ انتقال
صفر	صفر	ثبات انتقال	ثابت 12/1 نوسان ساز داخلي
يك	صفر	UART8 بيت	متغير و تنظيم از طريق زمان سنج
صفر	يك	UART 9 بيت	ثابت 32/1يا 64/1 نوسان ساز داخلي
يك	يك	UART 9 بيت	متغير و تنظيم از طريق زمان سنج

 

فصل دوم: تجزيه و تحليل مدار تايمر

1_2- مشخصه ها و خصوصيات مدار:

اين مدار يك تايمر مجهز به ميكروكنترلر مي باشد كه در مورد با ميكرو كنترلر آن در فصل اول توضيحات كامل را ارائه كرديم در اين فصل به كليه قطعات ديگر مدار اشاره و توضيحات كامل را درباره هر قطعه خواهيم داد.

اين تايمر با يك منبع تغذيه 12 ولت مستقيم كار مي كند و قابليت تنظيم بسيار ساده تايم آن بكمك ديپ سويچ ها به ما اين امكان را مي دهد كه با دقت بسيار بالا كليه وسائل برقي 220 ولت را زمان بندي كنيم. يعني اين تايمر قابل اتصال به انواع وسائل برقي 220 ولت است كه در قسمت هاي پاياني به طرز كار آن اشاره خواهيم داشت

2_2_ ليست قطعات به كار رفته در مدار عبارت است از:

1_ دو عدد مقاومت هر كدام 1 كيلو اهم با كه 1R و 2R

2_ دو عدد مقاومت هر كدام 18 كيلو اهم باكر 2R و 3R

3_ دو عدد مقاومت هر كدام 560 اهم باكر 5R و 6R

4_ يك عدد مقاومت 100 اهم باكرر4R

5_ يك عدد مقاومت 10 كيلو اهم باكر 6R

6_ يك عدد مقاومت 3/3 كيلو اهم 7R

7_ دو عدد ديود يكسو ساز IN4007 باكر 1D و 2D

8_ دو عدد كليد ميكرو سويچ 4 پايه باكر SW

9_ دو عدد خازن الكتروليت هر كدام 10 ميكروفاراد باكر 1C و 6C

10- خازن عدسي 100 نانوفاراد باكر 2C

11_ خازن الكتروليت 470 ميكروفاراد باكر 3C

12_دو عدد خازن عدسي 36 پيكوفارادباكر 4C و 5C

13_ دو عدد ديود نوراني يا LED باكر 1L و 2L

14_ يك عدد ترانزيستور منفي C945 باكر 1T

15_ يك عدد آي سي رگولاتور 5 ولت 7805 باكر 7805

16_ يك عدد كريستال 12 مگاهرتز باكر XT

17_ يك عدد ديپ سوئيچ تك كليدي باكر DIPSW1

18_ يك عدد ديپ سوئيچ هشت كليدي باكر DIPSW8

19_ يك عدد رله 12 ولت باكر REL

20_ يك عدد ميكرو كنترلر AT89C2051‌باكر AT89C2051

21_ يك عدد برد

منظور از كدهاي ارائه شده در ليست قطعات جاهايي است كه اين قطعات در شكل برد مدار مشخص كرده اند

حال به توضيح يك ، يك به اين قطعات مي پردازيم

3_2_ برد:

پس از طرحي مدار براي آن برد را طراحي مي كنيم برد مدار چاپي (PCB) از مسيرهاي سي تشكيل شده است كه بر روي صفحه اي از جنس epoxy يا رزين چسبيده است به آساني مي توان بردهاي چاپي را از روي نمونه اصلي تهيه كرد

شكل برد چاپي مدار تايمر به صورت زير مي باشد

شکل 1-2 برد چاپی مدار

 

 

 

 

4_2: مقاومت

تقريبا تمام مدارهاي الكترونيكي براي عملكرد صحيح به مقاومت احتياج دارند مقاومتها امكان كنترل جريان و يا ولتاژ ارائه شده را فراهم مي كنند در بين عملكرد هاي معمول مقاومتها مي توان برقرار كردن ولتاژ و جريان باياس مورد نياز تقويت كننده هاي ترانزيستوري تغيير جريان خروجي و ايجاد تضعيف به ميزان تعيين شده را نام برد .

ساختار مقاومت مورد استفاده در تعيين مشخصه هاي الكتريكي آن مفيد واقع مي شود در هر مداري بايد موارد زير را در مدنظر داشت :

الف) مقاومت: مقدار مقاومت مورد نياز كه بر حسب اهم، كيلواهم، و يا مگا اهم بيان مي شود .

ب) توان قابل تحمل: كه حداكثر توان تلفاتي قابل تحمل مقاومت بوده و به صورت زير تعيين مي شود

ج) تولرانس (ياميزان دقت): كه معادل حداكثر انحراف مجاز قطعه مي باشد (و برحسب درصدبيان مي شود)

د) ضريب حرارتي : تغييراتي مقاومت نسبت به تغييرات واحد نما( كه معمولا بر حسب بخش بر ميليون [p.p.m] بيان مي شود)

هـ) ايجاد نويز: كه معادل ولتاژ نويز ايجاد شده توسط خود مقاومت مي باشد اين عامل تحت تاثير شرايط فيزيكي و الكتريكي مختلف قرار مي گيرد

و) پايداري: به تغييرات مقدار مقاومت تحت شرايط خاص و زمان معين الاطلاق مي شود(بر حسب درصد)

حالا بايد به بررسي نمونه هاي متداول مقاومتها بپردازيم:

 

1-4-2) مقاومت كربني

مشخصه ها: قيمت پايين ، تولرانس ، ضريب حرارتي، و ايجاد نويز اندك، پايداري طولاني مدت آن بسيار اندك است

ساختار: تركيباتي ازكربن كه قابليت ذوب شدن داشته باشند(كربن ، ماده نگهدارنده و رزين متصل كننده)

توان قابل تحمل: 125/0 وات، و 1 وات

محدوده مقادير: 2/2 اهم تا 1 مگا اهم

تولرانس معمول: 10 ± درصد(معادل 5/0 ± اهم براي مقاومتهاي كوچكتر از 7/4 اهم)

محدوده تغييرات دماي محيط: 40- درجه تا 105 + درجه سانتيگراد

ضريب حرارتي : 1200 +. p.p.m بر درجه سانتيگراد

كاربردهاي معمول: مصارف عمومي و كاربردهايي كه مقدار دقيق در آنها حياتي نباشد (مثلا در تقويت كننده هاي سيگنال بزرگ و منابع تغذيه)

نكته: تا حدامكان استفاده از مقاومتهاي كربني ارجح است

2-4-2) مقاومت لايه كربني

مشخصه ها: تولرانس ، پايداري و ايجاد نويز آن بهتر از مقاومتهاي تركيبات كربني است

ساختار: لايه اي از كربن كه برروي مغزي سراميكي رسوب داده ميشود

توان قابل تحمل: 25/0 وات، 5/0 وات، 1 وات، 2 وات

محدوده مقادير: 10 اهم تا 10 مگا اهم

تولرانس معمول: 5 ± درصد

محدوده تغييرات دماي محيط: 45- درجه تا 125+ درجه سانتيگراد

ضريب حرارتي: 250- p.p.m بر درجه سانتيگراد

كاربردهاي معمول: از كاربردهاي آن مي توان مصارف عمومي مانند مقاومتهاي تعيين كننده نقطه باياس ، بار مصرفي ، و بالابرنده ولتاژ را نام برد.

نكته: اگر در چنين مواردي مقاومتهايي با توان بالاتر از 2 وات مورد نياز باشد بايد از مقاومتهاي سيمي استفاده شود

3-4-2) مقاومت لايه فلزي:

مشخصه ها: تولرانس و ضريب حرارتي پايني و پايداري بالا

ساختار: لايه اي از آلياژ فلزي كه بر روي مغزي سراميكي رسوب داده مي شود و بر روي آن نيز سيمان قرار مي گيرد

توان قابل تحمل : 125/0 وات ، 25/0 وات، 5/0 وات

محدوده مقادير: 10 اهم تا 1 مگا اهم ( البته مقاومتهاي 22/0 اهمي از اين سري نيز وجود دارد )

تولرانس معمول: 1 ± درصد( 10 ± درصد براي مقادير كمتر از 1 اهم)

محدوده تغييرات دماي محيط: 55- درجه تا 125+ درجه سانتيگراد

ضريب حرارتي: 50+ p.p.m بر درجه سانتيگراد، و 100+ p.p.m بر درجه سانتيگراد

كاربردهاي معمول: مصارف عمومي و مدارهاي كه بايد نويز آنها بسيار پايين باشد براي استفاده به عنوان مقاومتهاي تعيين كننده نقطه باياس و بار مصرفي در تقويت كننده هاي ولتاژ پايين ايده آل مي باشند

نكته: به صورت تراشه هاي بدون پايه براي نصب سطحي نيز ارائه شده اند

4-4-2) مقاومت اكسيد فلزي:

مشخصه ها: نويز بسيار اندك، پايداري و قابليت اطمينان بالا

ساختار: لايه نازكي از اكسيد فلزي كه بر روي مغزي سراميكي چسبانده شده است

توان قابل تحمل: 5/0 وات(توان معمول)

محدوده مقادير: 10 اهم تا 1 مگا اهم

تولرانس معمول: 2 ± درصد

ضريب حرارتي: 250+ p.p.m بر درجه سانتي گراد

كاربردهاي معمول: مصارف عمومي براي استفاده در تقويت كننده گان سيگنال كوچك كه بايد نويز پاييني داشته باشند ايده آل است

نكته: مقاومتهاي لايه فلزي در مقايسه با اين مقاومتها ضريب حرارتي و تولرانس كمتري دارند

 

5-4-2) مقاومت سيمي با پوشش آلومينيومي :

مشخصه ها: توان قابل تحمل بسيار زياد

ساختار: سيمي كه مقاومت بالا كه با لايه اي از سيليكون پوشانده شده و سپس به محفظه آلومينيومي خنك كننده اي چسبانده شده است

توان قابل تحمل: 25 وات ، 50 وات (نكته ا را نيز در نظر داشته باشيد)

محدوده مقادير: 1/0 اهم تا 1 كيلو اهم

تولرانس معمول: 5 ±درصد

محدوده تغييرات دماي محيط: 55- درجه تا 200+ درجه سانتيگراد

ضريب حرارتي: 50+ p.p.m بر درجه سانتيگراد

حداكثر دماي قابل تحمل: 200 درجه سانتيگراد

كاربردهاي معمول: منابع تغذيه و بارهاي مصرفي سنگين

نكته: 1- معمول توان قابل تحمل با فرض استفاده از خنك كننده اي با مقاومت حرارتي c/w ْ2/4 (يا كمتر) ارائه مي شود بنابراين اگر خنك كنندگي مقاومتهاي 25 وات و 50 وات، فقط توسط هوا صورت بگيردتوان قابل تحمل آنها به ترتيب تا 12 وات، و 20 وات كاهش مي يابد.

2_ مقاومتهاي سيمي كه پوشش آلومينيومي نيز دارند هم ظرفيت القايي و هم ظرفيت خازني از خود نشان مي دهند در نتيجه براي كار در فركانسهاي بالا مناسب نمي باشند در فركانسهاي بالاتر از 100 كيلوهرتز از مقاومتهاي كربني خاصي كه توان قابل تحمل بالايي دارند ارجح مي باشند

6-4-2) مقاومت سيمي سراميكي

مشخصه ها: توان قابل تحمل بسيار زياد

ساختار: سيمي كه با مقاومت بالا كه بر روي مغزي شيشه اي پيچيده شده و با لايه اي از سراميك نيز پوشيده شده است

توان قابل تحمل: 4 وات، 7 وات، 11وات، 17 وات

محدوده مقادير: 47/0 اهم تا 22 كيلو اهم

تولرانس معمول: 5 ±درصد

محدوده تغييرات دماي محيط: 55- درجه تا 200+ درجه سانتيگراد

حداكثر دماي قابل تحمل: 310 درجه سانتيگراد

كاربردهاي معمول: منابع تغذيه

نكته: به طور كلي مقاومتهاي سيمي سراميكي ظرفيت القايي بالايي دارند كه كاربرد آنها را در مدارهاي فركانس بالا محدود مي كند

7-4-2) مقاومت سيمي با پوشش سيليكون يا شيشه

مشخصه ها: توان قابل تحمل بسيار زياد

ساختار: سيمي با مقاومت بالا كه بر روي مغزي سراميك پيچيده شده وبا لايه اي از سيليكون يا شيشه پوشانده شده است

توان قابل تحمل: 5/2 وات (توان معمول)

محدوده مقادير: 1/0 اهم تا 22 كيلو اهم

تولرانس معمول: 5 ± درصد

محدوده تغييرات دماي محيط: 55- درجه تا 200+ درجه سانتيگراد

حداكثر دماي قابل تحمل : 350 درجه سانتيگراد

كاربردهاي معمول: منابع تغذيه ، تقويت كننده هاي قدرت، ومدارهاي راه انداز

نكته: با افزايش دما ميزان عايق بودن لايه شيشه اي كاهش مي يابد اگر قرار باشد مقاومت در حالتي نزديك به حداكثر توان قابل تحمل كار كند بايد آن را بر روي پايه عايقي قرار داده و با ساير قطعات يا سطوح هادي تماس نداشته باشد

باتوجه به توضيحات ارائه شده در بالا و با توجه به روشهاي رايج در طراحي مدارهاي مختلف ما از مقاومت هاي كربني در تايمر استفاده مي كنيم و اما علت استفاده از هر يك از مقاومت ها را دربخش هاي آينده و با توجه به مدارات دروني مشخص خواهيم كرد از مقاومت ها بيشتر براي محافظت قطعات مدار استفاده شده است

5_2_ خازن

همان طور كه در مورد مقاومت ذكر شد وجود خازن نيز تقريبا براي عملكرد صحيح تمام مدارهاي الكترونيك ضروري است خازن در واقع انرژي الكتريكي را به صورت بار الكتريكي ذخيره مي كند اين قطعات كاربردهاي مختلفي دارند كه از آن ميان مي توان خازن ذخيره در منبع تغذيه كوپلاژ سيگنال AC بين طبقه هاي تقويت كننده دكوپلاژ خطوط تغذيه را نام برد به اين ترتيب از نظر سيگنال AC خط تغذيه مثبت و صفر ولت به يكديگر متصل مي شوند

در مورد خازنها نيز مانند مقاومتها ساختار و نوع خزانها به ميزان زيادي بر روي مشخصه هاي الكتريكي آنها تاثير مي گذارد در تمام مدارها بايد مشخصه هاي زير را در مد نظر داشته باشيم:

الف) ظرفيت : كه مقدار خازن را مشخص كرده و بر حسب ميكروفاراد (Fµ) نانوفاراد (nF) و يا پيكوفاراد (pF) بيان مي شود

ب) ولتاژ كار: معادل حداكثر اختلاف پتانسيلي است كه مي توان به صورت مداوم به خازن اعمال كرد اگر ولتاژ اعمال شده از اين مقدار بيشتر شود نتايج زيانباري را به دنبال داشته و به عايقهاي داخل خازن آسيب وارد مي كند ولتاژ كار معمولا بدون هيچ تغييري نوشته مي شود(مثلا 250 ولت DC) و براي حداكثر دماي كار خازن در نظر گرفته مي شود اما پيشنهاد مي كنيم كه خازنها را طوري مورد استفاده قرار دهيد كه همواره فاصله كافي با حداكثر ولتاژ كار ان وجود داشته باشد به اين ترتيب عمر و عملكرد قابل اطمينان خازن افزايش مي يابد به عنوان يك قانون سرانگشتي ولتاژ كار DC خازن نبايد از 50 درصد حداكثر ولتاژ تعيين شده بيشتر باشد

اگر ولتاژ كار برحسب AC ذكر شده بود معمولا براي سيگنال سينوسي با فركانس 50 هرتز يا 60 هرتز مي باشد البته در محدوده سيگنالهاي شنوايي (يعني تا حد 100 كيلوهرتز) عملكرد خازن تغيير قابل توجهي را نشان نمي دهد اما در فركانسهاي بالاتر و يا وقتي شكل موج اعمال شده سينوسي نباشد (مثلا به شكل پالس باشد)بايد خازني با ولتاژ بالاتر را مورد استفاده قرار داد تا به اين ترتيب كاهش بار الكتريكي ناشي ازجريان نشتي در خازن جبران شود زيرا در اين حالت ممكن است دماي داخل خازن به ميزان زيادي افزايش يابد

ج) تولرانس (ميزان دقت): كه در واقع معادل حداكثر انحراف مجاز از ظرفيت اعلام شده مي باشد (و برحسب درصد بيان مي شود)

د) ضريب حرارتي : به ميزان تغيير ظرفيت خازن در اثر تغيير دماي محيط به اندازه يك درجه سانتيگراد اطلاق مي شود (معمولا بر حسب بخش بر ميليون p.p.m بيان مي گردد)

هـ) جريان نشتي: به جرياني گفته مي شود كه به اعمال ولتاژي در حد ولتاژ كار تعيين شده از عايق عبور مي كند (كه معمولا با ذكر دماي مشخصي همراه مي باشد)

د) مقاومت ايزولاسيون : معادل مقاومت لايه هاي عايق در حالتي مي باشد كه ولتاژ كار تعيين شده به خازن اعمال شده باشد ( اين مقاومت معمولا با ذكر دماي مشخصي همراه مي باشد)

و) پايداري : به تغييرات ظرفيت خازن در شرايط خاص و محدوده زماني معين اطلاق مي شود (بر حسب درصد)