2-Mustaqil ish Mavzu: Mikrokontrollerlar asosida boshqaruv qurilmalarini yasash. Mikroprotsessorlar asosida o‘lchov qurilmalarini yasash. Mikrokontroller

Mikrokontrollerlar – bu dastur yordamida boshqariluvchi mikrosxema bo’lib, turli kontrollerlarni yasash uchun ishlatiladi.
Odatda kontroller platasi markazida mikrokontroller joylashadi.Uning atrofida esa elektronika elementlari joylashadi. Elektronika elementlarining vazifasi datchiklardan kelayotgan signallar qiymatini mikrokontrollerga moslash hamda mikrokontrollerdan chiqayotgan signallar qiymatini aktuatorga moslashdan iborat.
1995 yili Norvegiyaning “Fan va texnologiyalar” universitetining (Tronheym shaxri) ikki talabasi, Alf Bogen va Vegard Vollenlar RISC yadroli 8 razryadli mikrokontroller g’oyasini AQShning Atmel (Advanced Technology Memory and Logic) kompaniyasiga taklif etdilar. Bu ikki talabaning ismlari AVR arxitekturasiga kiritildi: Alf + Vegard + RISC = AVR.

RISC – bu qisqartirilgan buyruqlar to’plami bilan hisoblash (Reduced Instruction Set Computing) degan ma’noni anglatadi.
Mikrokontroller kontaktlari yordamida boshqariladi.Mutahassislar tilida bu – oyoqchalar deb ataladi.Demak mikrokontroller oyoqchalari yordamida boshqariladi.
Mikrokontrollerlar asosan uch hil korpusda tayorlanadi:

• 
  DIP (Dual inline package) – oyoqchalari ikki tomonga terilgan korpus;
  
• 
  QFP (Quad flat package) - oyoqchalari to’rt tomonga terilgan korpus;
  
• 
  SOIC (Small – Outline itegrated circuit) – kichik gabaritli integral sxemalar.
  

AVR mikrokontrollerlari CMOS (Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor – komplementar metal oksidli yarim o’tkazgich) texnologiyasi asosida yaratiladi. Bu texnologiya asosida tayorlangan mikrokontroller juda ham kam energiya istemol qiladi. Mikrokontrollerning energiya istemoli uning ishchi chastotasiga to’g’ri proportsionaldir. AVR mikrokontrollerlari 2.7 – 5.5 V (maksimum 6.0 V) kuchlanishda ishlaydi.Analog signalni aniqroq qayta ishlashi uchun alohida analog signallari bilan ishlay oluvchi oyoqchalar mavjud.AVR mikrokontrollerlari bir nechta “Dam olish” rejimiga (Sleep modes) ega.Bu rejimlar AVR mikrokontrollerlariga energiyani maksimal tejash imkonini beradi.
AVR mikrokontrollerlarining ihtiyoriy oyoqchasi maksimum 40.0 mA tok chiqara oladi. Butun mikrokontrollerdan maksimum 200.0 mA tok olish mumkin. Bu qiymatlarga kuchlanish va chastota maksimumga ega bo’lgandagina erishiladi.
AVR mikrokontrollerlari 1.0 MGts chastotada sekundiga bir million operatsiya bajara oladi.
Mikrokontrollerning asosiy hususiyati shundaki, uning yordamida turli elektron sxemalarni tayorlash oson.Quyidagi rasmda (rasm 8.2) zamonaviy mikrokontrollerning strukturasi ko’rsatilgan.Rasmdan ko’rinib turibdiki mikrokontroller datchiklardan olingan ma’lumotlarga ko’ra turli qurilmalarni boshqara oladi.

Tashqi qurilmalar va mikrokontroller orasida o’zaro moslashtiruvchi qo’shimcha qurilmalarga hojat yo’q. bu qo’shimcha qurilmalar mikrokontroller kristaliga to’g’ridan – to’g’ri joylashtirib qo’yilgan. moslashtiruvchi qurilmalarni kristalga joylashtirilishi kontroller o’lchamini kichraytirish va energiya sarfini kamaytirish imkonini beradi.
Taqqoslash uchun komputer mikroprotsessorini ko’raylik.Unda protsessor bilan tashqi qurilmalarni moslashtirish uchun turli moslashtirish qurilmalari ishlatiladi. Natijada komputerning o’lchami kattalashadi va energiya sarfi ortadi. Yuqoridagi rasmni tahlil etaylik.
1.SPU – markaziy protsessor qurilmasi. Mikrokontrollerning “Yuragi”. U dasturlar hotirasidan buyruqlar kodini oladi, kodni ochadi va uni bajaradi. SPU redistrlardan, arifmetik – mantiqiy qurilmadan va boshqarish zanjiridan tashkil topgan.
2.Dasturlar hotirasi. Bu erda buyruqlar kodlari saqlanadi. Ma’lum tartibdagi kodlar ketma – ketligi yordamida mikrokontroller uchun dastur shakllantiriladi.
3.Operativ hotira. Bu erda dastur uchun o’zgaruvchilarva ularning qiymatlari saqlanadi.
4.Takt generatori. U mikrikontrollerning “Motori”. Mikrokontrollerga tezlik beradi.
5. RESET – bu qayta yuklash zanjiri. Mikrokontrollerning to’g’ri ishlashini ta’minlash uchun zarur.
6. Qo’riqchi taymer. Bu dasturni chalkashib noto’g’ri ishlashiga qarshi ishlab chiqilgan mahsus taymer. U quyidagicha ishlaydi: mikrokontroller ishga tushgandan keyin u vaqt intervalini hisoblashni boshlaydi. Vaqt intervali 0 – 255 gacha qilib olingan. Shu vaqt oralig’da dastur qo’riqchi taymerni qayta ishga tushirmasa, u interval ohirida mikrokontrollerni bir o’chirib – yoqadi va vaqt itervalini hisoblashni qaytadan boshlaydi. Shunday qilib dastur normada ishlayotgan bo’lsa, u qo’riqchi taymerga “Hammasi joyida” deb signal berishi kerak. Aks holda qo’riqchi taymer dasturda buzilish yuz bergan deb tushunadi va mikrokontrollerni o’chirib – yoqadi.
7. Ketma – ket port. Mikrokontroller va komputer interfeysi uchun mo’ljallangan.
8. Raqamli port. Bu port orqali bir vaqtning o’zida bir nechta qurilmalarni boshqarish mumkin.