طراحي و ساخت سيستم ضبط و پخش سيگنال با ميکروکنترلر  AVR

دسته بندي : کارآفرینی » برق و الکترونیک

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.