הכירו את לוח המיקרו-בקר הקטן אך האמין

מבוא

לוח מיקרו-בקר הוא בדיוק זה, מכשיר הניתן לתכנות המשמש לשמש כיחידת השליטה של ​​מערכת גדולה יותר. הוא מתממשק למכשירים אחרים ועשוי לשלוט באחד או יותר מאחד רְכִיב בתנאי שיש לו את הכוח הנדרש.

מבוא ללוחות מיקרו-בקרים

מבוא ללוח המיקרו-בקרים

לוחות מיקרו-בקרים מכונים גם "מוח" ומתפקדים כיחידת המעבד המרכזית (CPU) של פעולות קלט ופלט נתונים במערכת.

אם אתה מתחיל, לוח המיקרו-בקר הוא אחד מהיסודות שצריך להבין. לאחר קריאת מאמר זה תכירו סוגים, יישומים ושימושים שונים של לוח המיקרו-בקר.

מהו מיקרו-בקר?

מיקרו-בקר הוא מחשב על מעגל משולב יחיד. הוא משמש בדרך כלל לשליטה על מערכת או מכשיר, והוא מכיל מעבד, זיכרון וציוד קלט/פלט הניתנים לתכנות.

המילה "מיקרו" פירושה קטן, כך שהמונח "מיקרו-בקר" יכול להיות מבלבל מכיוון שהוא מתייחס למשהו שהוא הרבה יותר קטן מהאחרים מחשבים. למעשה, מיקרו-בקרים כל כך קטנים עד שהם נקראים לעתים קרובות "שבבים".

מיקרו-בקרים משמשים כמעט בכל מכשיר אלקטרוני שבו אתה משתמש היום - מסמארטפונים ועד קונסולות משחקים ומכוניות. הם משמשים גם ברובוטים, רחפנים ומכשירי בית חכם (כמו אלה שנעסוק בשיעור זה).

 

כיצד פועל לוח מיקרו-בקר?

לוח מיקרו-בקר הוא לוח מעגלים המכיל מיקרו-בקר אחד או יותר. מיקרו-בקר הוא מערכת מחשב קטנה שניתן להשתמש בה כדי לשלוט במכשירים ומכונות.

מיקרו-בקרים משמשים לעתים קרובות ב מוטבע פרויקטים של מערכות ואלקטרוניקה, כגון רובוטים או ממוחשבים מצלמות. הם יכולים לשמש גם לשליטה במכשירי חשמל ביתיים כמו מזגנים ומכונות כביסה.

מיקרו-בקרים מתוכנתים בדרך כלל באמצעות תוכנה מיוחדת הנקראת סביבת פיתוח משולבת (IDE). ה-IDE מאפשר לך לכתוב קוד בשפת תכנות כמו C++ או Python, אשר לאחר מכן יורכב לשפת מכונה שהמיקרו-בקר שלך מבין.

יישומי לוחות מיקרו-בקר

יישומי לוחות מיקרו-בקר

מהם יישומי לוחות מיקרו-בקר?

לוחות מיקרו-בקר משמשים במגוון רחב של יישומים, כולל רובוטיקה ואוטומציה. השימוש הנפוץ ביותר עבור לוחות אלה הוא ליצור מעגל שיכול לשלוט על עצמים או מערכות פיזיות.

לדוגמה, לוח מיקרו-בקר יכול לשמש לשליטה על זרוע רובוטית או קו מפעל אוטומטי. זה מאפשר למשתמש לתכנת פעולות מסוימות לתוך המכשיר, כגון העברת אובייקט ממקום למקום או הפעלת מכונה.

לוחות מיקרו-בקר משמשים גם במערכות אוטומציה ביתיות המאפשרות למשתמשים להפוך את בתיהם לאוטומטיים באמצעות אפליקציה בטלפון שלהם. מערכות אלו משתמשות חיישנים ממוקמים ברחבי הבית שמזהים כשמישהו עובר דרך דלת או נכנס לחדר כך שהוא יכול לפתוח או לסגור חלונות אוטומטית או לכבות או להדליק אורות.

בתוך לוח מיקרו-בקר

בתוך לוח מיקרו-בקר

מה יש בתוך לוח מיקרו-בקר?

לוחות מיקרו-בקרים הם מחשבים קטנים עם מקור כוח וזיכרון משלהם. הם משמשים בדרך כלל לשליטה באלקטרוניקה, אך ניתן להשתמש בהם כדי לעשות כמעט כל דבר שתרצה.

המרכיבים העיקריים של לוח מיקרו-בקר הם:

CPU

CPU

CPU

זהו המיקרו-בקר הוא יחידת עיבוד מרכזית. זה החלק בלוח שמעבד ומבצע הוראות, והוא מבצע את המשימה הזו באמצעות אוגרים וזיכרון.

למעבד יש אוגר פקודות שמכיל את ההוראה שיש לבצע. יש לו גם אוגר נתונים אחד או יותר, שבהם ניתן לטעון או לאחסן נתונים במהלך הפעלת התוכנית. ל-CPU יש אוגר מצביע מחסנית שמצביע על הפריט האחרון שהונח על הערימה על ידי קריאות המשנה של התוכנית שלך, כך שהוא יכול לחזור לפריטים אלה לאחר ביצוע הוראות אחרות.

זכרון

זיכרון במיקרו-בקרים

זכרון

מיקרו-בקרים משתמשים בזיכרון כדי לאחסן הוראות ונתונים. כמות הזיכרון שמיקרו-בקר קבעה כמה מידע הוא יכול להחזיק בו זמנית. הזיכרון של לוח המיקרו-בקר הוא המקום שבו מאוחסנים התוכנית ונתונים אחרים. הוא מחולק למספר חלקים:

זיכרון תכנית

היכן מאוחסנת התוכנית. קטע זיכרון זה שמור לקוד ונתונים שניתן לגשת אליהם מתוך התוכנית.

זיכרון נתונים

משמש לאחסון נתונים שהתוכנית צריכה לגשת אליהם. ניתן לקרוא את הנתונים, לכתוב אליהם ולעשות עליהם מניפולציות בדרכים שונות על ידי התוכנית. זיכרון נתונים עשוי להכיל גם משתנים המשמשים פונקציות שונות בתוך תוכנית.

ציוד היקפי I/O

ציוד היקפי I/O

ציוד היקפי I/O

מכשירים שמתחברים למחשב שלך ומאפשרים לך ליצור איתם אינטראקציה. לדוגמה, אם אתה משתמש בעכבר או מקלדת, אלה מחוברים באמצעות ציוד קלט/פלט היקפי.

ממיר מאנלוגי לדיגיטלי

אנלוגי לדיגיטלי

ממיר מאנלוגי לדיגיטלי

הממיר האנלוגי לדיגיטלי (ADC) הוא מרכיב מפתח בלוח המיקרו-בקר. הוא לוקח את האותות האנלוגיים מחיישנים, כמו טמפרטורה או לחץ, וממיר אותם דיגיטלי מספרים.

ה-ADC גם לוקח כניסות דיגיטליות, כמו קלט משתמש או קריאת חיישן, וממיר אותן לאותות אנלוגיים. לדוגמה, אם תלחץ על כפתור בלוח המיקרו-בקר שלך, ה-ADC ימיר את האות הדיגיטלי הזה לאנלוגי מתח שיגיד ללוח שלך מה לעשות הלאה.

ממיר דיגיטלי לאנלוגי

דיגיטלי לאנלוגי

ממיר דיגיטלי לאנלוגי

ממיר דיגיטלי לאנלוגי (DAC) הוא התקן הממיר ביטים דיגיטליים לרמות מתח אנלוגיות. DACs משמשים במיקרו-בקרים כדי להמיר ערכי מספרים שלמים מאוגר קלט (למשל, המקלדת של המשתמש) למתחים אמיתיים ומתמשכים שניתן להשתמש בהם כדי לשלוט במעגלים אחרים.

אוטובוס מערכת

אוטובוס מערכת

אוטובוס מערכת

אוטובוס המערכת של מיקרו-בקר הוא הכביש המהיר הראשי שעובר דרך כל לוח המיקרו-בקר. הוא מאפשר לאותות לעבור בין כל הפונקציות השונות במיקרו-בקר, כגון זיכרון ופיני קלט/פלט.

אוטובוס נתונים

אפיק הנתונים הוא הנתיב הראשי לנתונים בתוך המיקרו-בקר שלך. זוהי קבוצה של חוטים שמחברת כל אוגר ומיקום זיכרון ל-ALU, שם ניתן להשתמש בו בחישובים.

אוטובוס כתובת

אפיק הכתובות הוא החלק של מיקרו-בקר המאפשר לו לתקשר עם רכיבים אחרים. תקשורת אלו הן מה שמאפשרות למיקרו-בקר לומר לחלקי חומרה אחרים מה לעשות, וגם לספק לך ממשק לתכנת אותו.

אוטובוס בקרה

אפיק הבקרה הוא המנגנון המאפשר למיקרו-בקר לתקשר עם רכיבים אחרים. זהו אוסף של חוטים שמחברים את המעבד וציוד היקפי, כגון זיכרון והתקני קלט/פלט.

אוטובוס הבקרה פועל בהרבה בתדירות גבוהה יותר מאשר אפיקי הנתונים, מה שאומר שהוא יכול להעביר יותר נתונים בשנייה. הוא גם איטי יותר מאפיק הכתובות ומשתמש ברמות מתח שונות עבור החוטים שלו.

יציאה טורית

היציאה הטורית היא דרך פשוטה ואמינה לחבר את המחשב ולוח המיקרו-בקר. זהו ערוץ תקשורת ייעודי המאפשר לשני המכשירים להעביר נתונים הלוך ושוב.

סוגים שונים של מיקרו-בקרים

ישנם סוגים רבים ושונים של מיקרו-בקרים, אבל לכולם יש דבר אחד במשותף: ניתן לתכנת אותם לעשות את מה שאתה רוצה שהם יעשו.

מיקרו-בקרים הם מחשבים קטנים וניתנים לתכנות המשמשים במגוון רחב של יישומים. ישנם סוגים רבים ושונים של מיקרו-בקרים, כל אחד עם תכונות ופונקציות שונות.

 

מיקרו-בקר PIC

מיקרו-בקר PIC

מיקרו-בקר PIC

מכשיר הניתן לתכנות המשמש לשליטה בסוגים רבים ושונים של מכונות. הוא משמש לעתים קרובות ב התעשייה הגדרות, כגון ייצור, רובוטיקה ואוטומציה. למיקרו-בקר PIC יש מספר פונקציות שהופכות אותו לשימושי עבור יישומים אלה, כולל היכולת לחוש תנועה ולהשתמש בה כדי להפעיל אירועים.

הוא משתמש בשפת תכנות פשוטה בשם C כדי לתכנת את הפונקציות שלו. שפת C קלה ללמידה ולשימוש בהשוואה לשפות תכנות אחרות כמו Python או Java הדורשות כללי תחביר מורכבים יותר שיש לפעול לפיהם בדיוק על מנת שתוכנות שנכתבו בהן יפעלו כהלכה במחשבים.

 

מיקרו-בקר ARM

מיקרו-בקר ARM

מיקרו-בקר ARM

סוג של מעבד המשמש במערכות משובצות. הוא משמש לרוב במוצרי צריכה, כגון מצלמות דיגיטליות וטלפונים סלולריים, אך הוא נמצא גם במכונות תעשייתיות כמו מכוניות ומטוסים.

מעבד ARM ידוע בצריכת החשמל הנמוכה שלו וביכולות הביצועים הגבוהות שלו. מאפיינים אלה הופכים אותו לפופולרי במכשירי אלקטרוניקה ובסביבות אחרות שבהן חיסכון בחשמל הוא קריטי.

 

 

8051 מיקרו-בקר

8051 מיקרו-בקר

8051 מיקרו-בקר

זהו אחד המיקרו-בקרים הפופולריים ביותר בעולם. ניתן להשתמש בו כדי לשלוט כמעט בכל דבר, ממכשירים פשוטים כמו צעצועים ועד למכונות מורכבות כמו מכוניות. הוא משמש גם במחשב שלך, אז זה די בטוח לומר שקיים אינטראקציה עם מיקרו-בקר 8051 לפחות פעם אחת בחייך!

ה-8051 מתאים לשימוש ב רפואי שתלים כגון קוצבי לב או משאבות אינסולין; צבאי ציוד כגון טילים; מוצרי אלקטרוניקה כגון נגני MP3; רכב מערכות כגון כריות אוויר; מכשירי חשמל לבית כגון מכונות כביסה; מכונות תעשייתיות כגון מסועים; וסוגים רבים אחרים של ציוד הדורשים פתרונות מחשוב משובצים.

 

AVR מיקרו בקר

AVR מיקרו בקר

AVR מיקרו בקר

סדרת מיקרו-בקרים שפותחה על ידי Atmel. המיקרו-בקר של הרסיבר משמש במערכות משובצות ובמכשירים קטנים, כגון שעונים. זוהי בחירה פופולרית מאוד בקרב חובבים, וניתן לתכנת אותה באמצעות מגוון שפות.

לרסיבר יש גם 1KB של ROM, המכיל הוראות שתוקנו ואינן ניתנות לשינוי על ידי משתמשים או תוכניות חיצוניות. זה שימושי לאחסון נתונים שלעולם לא ישתנו, כגון קבועים מתמטיים כמו Pi או מהירות האור בוואקום.

מיקרו-בקר MSP

מיקרו-בקר MSP

מיקרו-בקר MSP

אחד הסוגים הנפוצים ביותר של מיקרו-בקרים זמינים. הם משמשים בדרך כלל במכשירים קטנים יותר כמו מכשירי חשמל ביתיים ו מרחוק פקדים, אך ניתן למצוא אותם גם במוצרים גדולים יותר כמו מיקרוגל תנורים.

מיקרו-בקרי MSP מיוצרים על ידי מספר יצרנים ומגיעים עם יכולות שונות בהתאם לדגם שתבחר. לדוגמה, לחלקם יש זיכרון מובנה בעוד שאחרים לא; חלקם יכולים לתקשר עם מכשירים אחרים באמצעות Bluetooth או Wi-Fi, בעוד שאחרים לא יכולים; לחלקם יש יותר פיני קלט/פלט מאחרים.

מיקרו-בקר ומיקרו-מעבד

מיקרו-בקר מול מיקרו-מעבד

מה ההבדל בין מיקרו-בקר למיקרו-מעבד?

מיקרו-בקר הוא מחשב שיכול לבצע הרבה מאותן משימות כמו מיקרו-מעבד, אבל אין לו כל כך הרבה זיכרון או כוח עיבוד. למיקרו-מעבד, לעומת זאת, יש יותר זיכרון ועיבוד כּוֹחַ מאשר מיקרו-בקר.

ההבדל בין שני המכשירים הללו מסתכם בגודלם ובאופן השימוש בהם. מיקרו-מעבד גדול בהרבה ממיקרו-בקר - הוא גדול פי ארבעה בערך מבחינת גודלו. באשר לייעודם, שני המכשירים משמשים למחשוב ושליטה במכשירים אלקטרוניים כגון שעונים, מחשבונים ומכוניות.

אבל אם אתה צריך לשלוט במשהו שצריך להיות קטן או מופעל על ידי סוללה (כמו שעון מעורר), אז סביר להניח שתרצה להשתמש במיקרו-בקר במקום במיקרו-מעבד כי הוא דורש פחות אנרגיה ושטח ממה שעושה המקביל שלו; זה הופך אותו לאידיאלי עבור מוצרי אלקטרוניקה קטנים כמו אלה שנמצאים בשעונים, שלטים או צעצועים.

היתרונות של לוח מיקרו-בקר

לוח המיקרו-בקר הוא מכשיר חזק מאוד ורב-תכליתי. זה יכול לשמש ביישומים רבים ושונים והוא הלב של מכונות והתקנים רבים. ללוח המיקרו-בקר יתרונות רבים על פני סוגים אחרים של מחשבים, כגון מחשבים אישיים, מחשבים ניידים או טאבלטים.

היתרון הראשון של לוח המיקרו-בקר הוא היותו קטן וקומפקטי. המשמעות היא שניתן להתקין אותו בחללים קטנים, או אפילו להתאים אותו לחלל קטן במידת הצורך. זה הופך אותו לאידיאלי לשימוש בכלי רכב או כלי רכב אחרים שבהם המקום מוגבל.

יתרון נוסף של מכשירים אלו הוא שהם זולים מאוד בהשוואה לסוגים אחרים של מחשבים כמו מחשבים אישיים או מחשבים ניידים. הם עולים פחות ולכן אין צורך לדאוג לבזבז יותר מדי כסף על אחד אם משהו משתבש בדגם הנוכחי שלך!

סיכום

במאמר זה, בדקנו כמה מהתכונות העיקריות שצריכות להיות נוכחות בכל לוח מיקרו-בקר. המיקרו-בקר יכול לשמש לביצוע יישומים רבים לשימוש כללי, ועם כלי התוכנה הנכונים, אתה יכול ליצור כמעט כל פרויקט שאתה יכול לדמיין.

עדכן העדפות קובצי Cookie
גלול למעלה