عنوان پروژه :
طراحي و ساخت سيستم ضبط و پخش سيگنال با ميکروکنترلر AVRو کارت حافظه ی MMC
مقدمه:
در اين پروژه سعي بر اين است که علاوه بر آشنايي با ميکروکنترلر AVRو محيط نرم افزاري (labview) سخت افزار،به گونه اي طراحي شود که با دريافت سيگنال آنالوگ ورودي (صوت) از ميکروفن ، از طريق واحدADC ميکرو اين سيگنال به ديجيتال تبديل شود و با توجه به برنامهاي که در داخل ميکرو تعبيه شده است،اين اطلاعات به داخل MMC ريخته شده وميکرو با دريافت فرمان از کامپيوتر به صورت ارتباط سريال دستور پخش را دريافت ميکند و از طريق واحد تايمر/ کانترکه در مد PWM کار ميکند,اطلاعات ذخيره شده در MMC را با آشکار سازي موج PWM توسط يک انتگرال گير،باز سازي و به آنالوگ تبديل ميکند و اين سيگنال آنالوگ بوسيله يک سري مدارات مورد نياز براي پخش از طريق يک هدفن پخش ميگردد.
نگاهي اجمالي به ميکروکنترلرها
بخش اول : ميکروکنترلرها
سير تكاملي ميكروكنترلرها :
اولين ميكروكنترلرها در اواسط دهه 1970 ساخته شدند. اين ميكروكنترلرها در ابتدا پردازندههاي ماشين حساب بودند که داراي حافظه برنامه كوچكي از نوع ROM ، حافظ داده از نوعRAM وتعدادي درگاه ورودي وخروجي بودند.
با توسعه فناوري سيليكون ، ميكرو كنترلرهاي 8 بيتي قويتري ساخته شدند . در اين ميكروكنترلرها علاوه بر بهينه شدن دستورالعمل ها، تايمر /شمارنده روي تراشه، امكانات وقفه و كنترل بهينه شده خطوط ورودي وخروجي نيز به آن اضافه شده است. حافظه موجود بر روي تراشه هنوز هم محدود ميباشد و دربسياري موارد كافي نيست .يكي از پيشرفتهاي قابل توجه در آن زمان، قابليت استفاده از حافظه EPROM قابل پاك شدن با اشعه ماورا بنفش، روي تراشه بود اين قابليت، زمان طراحي و پياده سازي محصول را بطور محسوسي كاهش داد و نيز براي اولين بار امكان استفاده از ميكروكنترلرها را در كاربردهايي كه حجم توليد پاييني دارند، فراهم ساخت.
خانواده 8051 در اوايل دهه 1980 توسط شركت اينتل معرفي گرديد . از آن زمان تاكنون 8051 يكي از محبوبترين ميكروكنترلرها بوده و بسياري از شركتها ديگر نيز به توليد آن اقدام كردهاند . در حال حاضر مدلهاي مختلفي از 8051 وجود دارد كه در بسياري از آنها امكاناتي نظير مبدل آنالوگ به ديجيتال حجم نسبتاً بزرگ از حافظه برنامه و حافظه داده،مدولاتور عرض پالس(PWM) در خروجيها كه امكان پاك كردن و برنامه ريزي مجدد آن توسط سيگنالهاي الکتريکي وجود دارد،تعبيه شده است.
ميكروكنترلرها اكنون به سمت 16 بيتي شدن در حركت هستند . ميكروكنترلر هاي 16 بيتي، پردازندههايي با كارايي بالا (نظير پردازش سيگنالهاي ديجيتال ) ميباشند كه در كنترل فرايندهاي بلادرنگ و در مواردي كه حجم زيادي از عمليات محاسباتي مورد نياز است، به كار برده ميشوند.
بسياري از ميكروكنترلرهاي 16 بيتي، امكاناتي نظير حجم زياد حافظه برنامه و حافظه داده، مبدل هاي آنالوگ به ديجيتال چند كانالي، تعداد زيادي درگاهI/O ، چندين درگاه سريال، عملكردهاي بسيار سريع رياضي و منطقي و مجموعه دستورالعملهاي بسيار قدرتمند با قابليت پردازش سيگنال را دارا ميباشند .
معماري داخلي ميكرو كنترلرها:
ساده ترين معماري ميكروكنترلر، متشكل از يك ريز پردازنده، حافظه و درگاه ورودي/خروجي است. ريز پردازنده نيز متشكل از واحد پردازش مركزي (CPU)و واحد کنترل(CU) است.
CPUدر واقع مغز يك ريز پردازنده است و محلي است كه در آنجا تمام عمليات رياضي و منطقي ،انجام ميشود. واحد كنترل ، عمليات داخلي ريزپردازنده را كنترل ميكند و سيگنالهاي كنترلي را به ساير بخشهاي ريز پردازنده ارسال ميكند تا دستورالعملهاي مورد نظر انجام شوند.
حافظه بخش بسيار مهمي از يک سيستم ميکروکامپيوتري است.ما ميتوانيم بر اساس بکارگيري حافظه ،آن را به دو گروه دستهبندي ميکنيم: حافظه برنامه و حافظه داده . حافظه برنامه ، تمام كد برنامه را ذخيره ميكند .اين حافظه معمولا از نوع فقط خواندني (ROM) مي باشد. انواع ديگري از حافظهها نظيرEPROM وحافظههاي فلش EEPROM براي کاربردهايي که حجم توليد پاييني دارند وهمچنين هنگام پيادهسازي برنامه به كار ميروند . حافظه داده از نوع حافظه خواندن/نوشتن(RAM) ميباشد. در كاربردهاي پيچيده كه به حجم بالايي از حافظه RAM نياز داريم ، امكان اضافه كردن تراشه هاي حافظه بيروني به اغلب ميكروكنترلر ها وجود دارد.