المتحكم الصغري ...... Microcontroller ما هو وما مكوناته؟

المتحكم الصغري
(Microcontroller)
المتحكم الصغري هـو في الواقـع كمبيـوتر صغير مصمـم خصيصـا ليقوم بأعمال معينة، ويستخدم الذاكرة لتخزين الأوامر المبرمجـة و القيــام بتنفيذ هــذه الأوامـر مثـل التشغيل والإطفاء والتوقيت والعد والحساب وغير ذلك من العمليات.

تم استعمال أول متحكم صغري فـي عام 1969 ومنذ ذلك الـوقت بدأت هذه المتحكمات بالانتشار حتى بات من الصعب العمل في مجال الإليكترونيات الحديثة بدون معرفتها.

وهذه المتحكمات العجيبة موجودة في داخــل العديـد من الأجهـزة التي نستخدمهــا في حيـاتنا اليومية، فمثلاً في السيارة نجد أن الفرامل ومثبت السرعة يتم التحكم فيها عن طريق المتحكم الدقيق.

ولو نظرنا إلى فرن المايكروويف في المطبخ لوجدنا بداخله متحكم صغري للتحكم بالتوقيت والحرارة بحسب الخيارات التي نطلبها عند الطبخ .

والأمثلة على الأجهزة التي يوجد بداخلهـا متحكم دقيق كـثيرة منهـا الهواتـف الجوالة، الثلاجات، الغسالات، التلفزيونات، كاميرات الفيديو، الكاميرات الرقمية وغير ذلك كثير.

هناك مصانع وطائرات و أقمار اصطناعيـة وجــدول لا نهاية لــه يدخـل المتحكم الصغري في تركيبته الأساسية، وما علاقة ذلك بالمتحكم الصغري؟ العلاقة هو أن المتحكم الصغري بحد ذاته هو عبارة عن كومبيوتر بكل ميزاته موضوع في شريحة واحدة (Chip) باثنين سنتيمتر طول ونصف سنتيمتر عرض وربع سنتيمتر ارتفاع وأحياناً أقل من ذلك بكثير يوجد كومبيوتر متكامل، وخاصة السعر الرخيص من دولارين وما فوق.

لماذا المتحكم ؟

لأنه قلب أي دائرة أو شبكه إلكترونية ويتحكم بإدارتها جيداً، تصنعـه شركـات مختلفـة وبـدوره هنـاك أنواع عديـدة ووظائف مختلفة .

خواص الميكروكنتروللر:

(1) يكون عادة بداخل جهاز آخر للتحكم بذلك الجهاز كما ذكرنا سابقاً .

(2) يكون فيه ما يحتاجه من الذاكرة مثل الرام والروم (RAM & ROM) فهو ليس بحاجة إلى شرائح خارجية للذاكرة .

(3) يكون عمل الميكروكنتروللر محدد بمهمة واحدة وتنفيذ الأوامر في برنامج واحد يكون مخزناً في ذاكرة الميكروكنتروللر .

(4) استهلاك طاقة صغير جدا بالنسبة للكمبيوترات الأخرى فمثلا بعضها يستهلك 50 مللي وات بينما الكمبيوتر العادي الذي نستخدمـه فـي منـازلنـا قد يستهلك 50 وات .

مكونات الميكروكنتروللر:

تحتوي شريحة الميكروكنتروللر على معالج بيانات، ذاكرة رام و ذاكرة روم، منافذ للمداخل والمخارج (I/O interfaces) ، مؤقتات وأنظمة أخرى مثل محولات القيم التمثيلية إلى رقمية (ADC).

· معالج البيانات :

ويعتبر قلب الميكروكنتروللر ويختلف باختلاف الجهاز المستخدم وكذلك مصنع الجهاز فمثلاً معالج البيانات المستخدم في جهاز الهاتف الجوال يختلف عن ذلك المستخدم في فرن المايكروويف.

· الذاكرة :

وتنقسم إلى رام و روم، أما الرام فتستخدم لتخزين المعلومات ويتراوح حجمها بين 25 بايت و 4كيلو بايت بحسب الميكروكنتروللر، أما الروم فيتراوح حجمها بين 512 بايت و 4096 بايت وقد يصل حجمها إلى 128 كيلو بايت في بعض الأنواع، وتستخدم الروم لتخزين البرامج التي تحتوي الأوامر التي ينفذها الميكروكنتروللر .

وذاكرة الروم قد تكون من نوع الروم (ROM) حيث يمكن برمجتها مرة واحدة فقط وقد تكون من نوع (EPROM) أو (EEPRPM) حيث يمكن برمجتها عدة مرات .

· منافذ المداخل والمخارج :

وهذه المنافذ الرقمية توفر للمايكروكنتروللر الطريق للتعامل مع الأجهزة الخارجية حيث يمكن استعمالها لتشغيل الدايودات المضيئة والمرحلات ويختلف عدد هذه المنافذ بحسب الميكروكنتروللر

· المنفذ التسلسلي USB)

يسمح بتبادل المعلومات بين الميكروكنتروللر والأجهزة الأخرى مثل الكمبيوتر والمايكروكنتروللر الأخرى .

· المؤقت :

يسمح للمايكروكنتروللر بالقيام بالمهمات لفترات زمنية محددة .

· المحول التمثيلي إلى رقمي ADC)

وهو يترجم المعلومات الداخلة بالهيئــة التمثيـليـة (Analog) إلى هيئـة رقميـة (Digital) حتـى يتمكن الميكروكنتروللر من فهمها والاستجابة لها .

» المايكرو كونترولر - المخطط الصندوقي Microcontroller