میکروکنترلر ATmega16

ما انسان‌ها برای زندگی به یک مغز نیاز داریم. یک دستگاه یا هر وسیله الکترونیکی نیز برای کار، به یک مغز به نام میکروکنترلر نیاز دارد. میکروکنترلر یک دستگاه خودکنترل بوده که دارای پردازنده، واحد حافظه، حافظه قابل‌برنامه‌ریزی مانند RAM ،PROM  و غیره است. اولین میکروکنترلر توسط Gary Boone از Texas Instruments اختراع شد. امروزه میکروکنترلرهای زیادی در بازار تولید و عرضه شده است. میکروکنترلر ATmega16 جدیدترین میکروکنترلر خانواده Atmel’s Mega AVR است. برای آشنایی بیشتر با این دستگاه در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.

میکروکنترلر ATmega16 چیست

در پاسخ به این سؤال که میکروکنترلر ATmega16 چیست باید گفت که این دستگاه یک میکروکنترلر 8 بیتی با قدرت 40 پین است که با استفاده از فناوری CMOS و مبتنی بر معماری AVR توسعه‌یافته است. میکروکنترلر ATmega16 متداول‌ترین میکروکنترلر AVR است که متعلق به Atmel Mega Family است. سایر میکروکنترلرها که به‌راحتی در دسترس هستند و در رده AVR قرار می‌گیرند، عبارت‌اند از میکروکنترلر avr atmega8 و ATMEGA 32. همه این میکروکنترلرها کارهای مشابهی را انجام می‌دهند. برای بیان تفاوت atmega16 با atmega32 باید گفت که این دو دستگاه فقط از نظر اندازه حافظه و قیمت متفاوت هستند.

ویژگی‌های میکروکنترلر ATmega16

در ادامه معرفی میکروکنترلر Atmega16 قصد داریم تا به بررسی ویژگی‌های میکروکنترلر ATmega16 بپردازیم.

• همان‌طور که گفته شد این میکروکنترلر با استفاده از فناوری CMOS توسعه‌یافته است. CMOS یک فناوری پیشرفته است که عمدتاً برای توسعه مدارهای یکپارچه مورداستفاده قرار می‌گیرد.
• این یک رایانه تراشه واحد است که دارای قطعاتی از جمله CPU ،ROM ،RAM ، EEPROM ،TIMERS ، پیشخوان،ADC و چهار درگاه 8 بیتی به نام Porta ،Portb ، Portc،Portd  است که در آن هر پورت از 8 پین I/O تشکیل شده است.
• Atmega16  دارای رجیسترهای داخلی است که برای برقراری ارتباط بین CPU و دستگاه‌های محیطی خارجی استفاده می‌شودCPU هیچ ارتباط مستقیمی با دستگاه‌های خارجی ندارد.
• Atmega16 دارای دو تایمر 8 بیتی و یک تایمر 16 بیتی است. تمام این تایمرها می‌توانند در هنگام بهینه‌سازی برای شمارش سیگنال خارجی به‌عنوان پیشخوان استفاده شوند.
• بسیاری از لوازم جانبی‌های لازم برای اجرای توابع اتوماتیک، مانند ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال)، مقایسه کننده آنالوگ،USART و SPI  در این دستگاه گنجانده شده‌اند.
• Atmega16 دارای 1 کیلوبایت رم استاتیک است که یک حافظه فرار است، یعنی اطلاعات را برای مدت‌زمان کوتاه ذخیره می‌کند و بسیار به منبع تغذیه ثابت بستگی دارد. درحالی‌که 16 کیلوبایت حافظه فلش که به‌عنوان ROM نیز شناخته می‌شود، در دستگاه گنجانده شده است که از نظر ماهیت غیر فرار است و می‌تواند اطلاعات را برای مدت طولانی ذخیره کند و در هنگام قطع منبع تغذیه، هیچ اطلاعاتی را از دست نمی‌دهد.
• Atmega16 در حداکثر فرکانس 16 مگاهرتز کار می‌کند که دستورالعمل‌ها در یک چرخه دستگاه اجرا می‌شوند.

شاید برای شما جالب باشد: نحوه خواندن مقاومت smd

قطعات داخلی atmega16

در ادامه معرفی میکروکنترلر Atmega16 به بررسی قطعات داخلی آن خواهیم پرداخت. قطعات داخلی Atmega16 عبارت‌اند از:

1- CPU

CPU مانند مغز، کنترل‌کننده­ای است که در اجرای تعدادی از دستورالعمل‌ها کمک می‌کند. CPU می‌تواند وقفه‌ها را انجام دهد، محاسبات را انجام دهد و لوازم جانبی را با کمک رجیسترها کنترل کند. Atmega16 با دو باس به نام باس دستورالعمل و باس داده، ارائه می‌شود.  CPUدستورالعمل‌های موجود در باس دستورالعمل را می‌خواند درحالی‌که از باس داده برای خواندن یا نوشتن داده‌های مربوطه استفاده می‌شود. CPU عمدتا شامل پیشخوان برنامه، ثبت‌نام‌های هدف عمومی، نشانگر پشته، ثبت دستورالعمل و رمزگشایی دستورالعمل است.

2- ROM

برنامه کنترلر در ROM ذخیره می‌شود، همچنین به‌عنوان حافظه فلش قابل برنامه‌ریزی غیر فرار نیز شناخته می‌شود.

3- RAM

SRAM  (حافظه دسترسی تصادفی استاتیک) برای ذخیره موقتی استفاده می‌شود و دارای رجیسترهای 8 بیتی است. این دقیقاً مانند یک رم رایانه معمولی است که برای تهیه داده‎ها از طریق زمان اجرا استفاده می‌شود.

4- eeprom

EEPROM  یک حافظه غیر فرار است که به‌عنوان یک ذخیره‌ساز طولانی‌مدت استفاده می‌شود. هیچ مشارکت در اجرای برنامه اصلی ندارد. از آن برای ذخیره پیکربندی پارامترهای سیستم و دستگاه استفاده می‌شود که همچنان در تنظیم مجدد پردازنده برنامه کار می‌کند. EEPROM با یک چرخه نوشتن محدود تا 100000 لغت همراه است درحالی‌که چرخه‌های خواندن نامحدود هستند. اگر از EEPROM استفاده می‌کنید، حداقل دستورالعمل‌ها را طبق نیاز بنویسید‌، در این صورت می‌توانید برای مدت‌زمان طولانی از این حافظه بهره‌مند شوید.

5- Interrupt

وقفه برای موارد اضطراری استفاده می‌شود که قصد دارد عملکرد اصلی را در حالت تعلیق قرار داده و دستورالعمل‌های لازم را در آن زمان اجرا کند. پس از وقفه، سوئیچ‌های کد را به برنامه اصلی برگردانید و اجرا کنید.

6- ماژول‌های آنالوگ و دیجیتال I/O

ماژول‌های دیجیتال I/O برای تنظیم ارتباط دیجیتالی بین کنترلر و دستگاه‌های خارجی استفاده می‌شود. درحالی‌که ماژول‌های آنالوگ I/O برای انتقال اطلاعات آنالوگ استفاده می‌شود. مقایسه­کننده‌های آنالوگ و ADC در رده ماژول‌های آنالوگ I/O قرار می‎‌گیرند.

همچنین بخوانید: شناخت انواع ترانزیستور

7- تایمر/ پیشخوان

از تایمرها برای محاسبه سیگنال داخلی در کنترلر استفاده می‌شود. Atmega16 دارای دو تایمر 8 بیتی و یک تایمر 16 بیتی است. تمام این تایمرها هنگام بهینه‌سازی برای سیگنال‌های خارجی به‌عنوان پیشخوان کار می‌کنند.

8- تایمر نگهبان

تایمر Watchdog یک افزودنی قابل‌توجه در این کنترلر است که برای تولید وقفه و تنظیم مجدد تایمر استفاده می‌شود. این منبع دارای منبع CLK متمایز 128kHz  است.

9- ارتباطات سریال

Atmega16 با واحدهای USART و SPI همراه است که برای توسعه ارتباطات سریال با دستگاه‌های خارجی استفاده می‌شود.

Atmega16 نسبت به سایر میکروکنترلرها مانند Atmel 8051 ترجیح داده می‌شود، زیرا توانایی بسیار سریع‌تری در اجرای دستورالعمل‌ها و تشکیل پردازنده اصلاح شده RISC دارد.

این میکروکنترلر دارای یک فلاش داخلی بوده که دارای ویژگی‌های یک بوت لودر است. دارای 10 بیت ADC ،SPI ،PWM  و EEPROM است.

توضیحات پین  ATMEGA16

Atmega16 دارای 40 پین است که از هر پین برای انجام یک کار خاص استفاده می‌شود. در کل 32 پین I/O  و چهار درگاه وجود دارد. هر پورت از 8 پین I/O تشکیل شده است.

PORTA= 8 پین (پین 33 – 40)

PORTB= 8 پین (پین 1 – 8)

portc= 8 پین (پین 22 – 29)

portd= 8 پین (پین 14 – 21)

ویژگی‌های الکتریکی  ATMEGA16

• حداکثر ولتاژ در هر پین به جز تنظیم مجدد: 0.5 ولت به (VCC + 0.5) V
• حداکثر ولتاژ روی پین تنظیم مجدد: 0.5 ولت تا +13.0V
• حداکثر جریان DC از طریق هر پین I/O مجاز است: 40mA
• حداکثر جریان DC از طریق پین‌های VCC و GND : 200mA
• دمای ذخیره‌سازی: 65 درجه سانتیگراد تا +150 درجه سانتیگراد

برنامه‌های کاربردی

کنترلرهای AVR با طیف وسیعی از کاربردها عرضه می‌شوند که در آنها اتوماسیون موردنیاز است. در زیر برنامه‌های اصلی Atmega16 آورده شده است.

• تجهیزات پزشکی
• اتوماسیون خانگی
• سیستم‌های جاسازی شده
• پروژه‌های آردوینو
• مورداستفاده در خودرو و اتوماسیون صنعتی
• لوازم‌خانگی و سیستم‌های امنیتی
• دستگاه‌های کنترل دما و فشار
• برنامه‎های کاربردی
• بسیاری از برنامه‌ها برای میکروکنترلرهای Atmega16 وجود دارد.
• برنامه‌های سرگرمی
• طراحی مهندسان
• سیستم‌های کنترل دما
• اندازه‌گیری و دست‌کاری سیگنال آنالوگ
• سیستم‌های تعبیه شده مانند دستگاه قهوه‌ساز
• سیستم‌های کنترل موتور
• پردازش سیگنال دیجیتال
• سیستم رابط محیطی

ممکن است این مطلب برای شما مفید باشد: آشنایی با قطعات برد الکترونیکی

دیتاشیت فارسی میکروکنترلر ATmega16

در ادامه این مقاله قصد داریم تا شما را با خلاصه‌ای از دیتا شیت فارسی میکروکنترلر Atmega16 آشنا نماییم:

• کارایی بالا و توان مصرفی کم
• دارای ۱۳۱ دستور قدرتمند که اکثر آن‌ها در یک سیکل اجرا می‌شوند.
• ۱۶ کیلوبایت حافظه فلش قابل‌برنامه‌ریزی
• این حافظه فلش قابلیت ۱۰۰۰۰ بار نوشته شدن و پاک شدن دارد.
• ۱ کیلوبایت حافظه SRAM داخلی دارد.
• ۵۱۲ بایت حافظه EEPROM که می‌تواند ۱۰۰۰۰۰ بار نوشته و یا خوانده شود.
• قابلیت پروگرام کردن حافظه فلش، EEPROM، فیوز بیت‌ها و لاک بیت‌ها در اینترفیس جیتگ.
• قابلیت قفل‌کردن برای جلوگیری از خواندن برنامه‌ها
• دو تایمر/ شمارنده ۸ بیتی با مدهای Prescaler و مقایسه‌ای مجزا
• یک تایمر/ شمارنده ۱۶ بیتی با مدهای Prescaler، مقایسه‌ای و کپچر مجزا
• ۴ کانال PWM
• رابط سریال I2C
• رابط سریال USART
• رابط سریال SPI
• تایمر واچ داگ(Watch Dog) قابل‌برنامه‌ریزی
• اسیلاتور داخلی
• منبع وقفه داخلی و یا خارجی
• دارای ۶ مد مختلف sleep
• ۳۲ ورودی خروجی قابل‌برنامه‌ریزی
• ۴۰ پایه در پکیج ,PDIP۴۴ پایه در پکیج‌های TQFP و  QFN/MLF
• ولتاژ کاری برای Atmega16L بین ۲٫۷ تا ۵٫۵ ولت و برای Atmega16 بین ۴٫۵ تا ۵٫۵ ولت
• فرکانس کاری برای Atmega16L 0 تا ۸ مگاهرتز و برای Atmega16 بین ۰ تا ۱۶ مگاهرتز
• مصرف در فرکانس ۱ مگاهرتز، ولتاژ ۳ ولت و در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد برای Atmega16L در مد Active 1.1 میلی‌آمپر، در مد Idle 0.35 میلی‌آمپر و در مد Power-down کمتر از ۱ میکرو آمپر

خرید قطعات الکترونیکی

در پاسخ به این سؤال که قطعات الکترونیکی خاص را از کجا تأمین کنیم باید گفت که یکی از بهترین عرضه‌کنندگان قطعات الکتریکی شرکت رسام است. شرکت رسام واردکننده انواع قطعات الکترونیکی از چین است و به واردات قطعات الکترونیکی و عرضه بهترین کالاها به مشتریان خود می‌پردازد.

جمع‌بندی

ما در این مقاله سعی کردیم تا سؤال شما در مورد میکروکنترلر Atmega16 چیست را به طور کامل پاسخ بدهیم و شما را با دیتاشیت فارسی میکروکنترلر Atmega16 و ویژگی‌های میکروکنترلر Atmega16 آشنا نماییم. از این که تا پایان این مقاله با ما همراه بودید، سپاسگزاریم.

سفارش قطعات الکترونیکی موردنیاز خود را به رسام که یکی از بهترین شرکت های الکترونیکی ایران است ارائه دهید.