Mikrodenetleyiciler, kullandığınız otomobil, bilgisayarınız, akıllı telefonunuz ve hatta kahve makineniz gibi çeşitli cihazlarda bulunur. Bilgi teknolojisi ve veri toplama talebi artmaya devam ettikçe, mikrodenetleyiciler modern dünyanın ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Mikrodenetleyici, modern dünyayı önemli ölçüde şekillendiren teknolojik devrimde temel bir rol oynamaktadır.
Mikrodenetleyiciler, deneyimli mühendisler tarafından değil, aynı zamanda öğrenciler, hobi sahipleri ve çeşitli alanlardan profesyoneller tarafından da başarıyla uygulanabilen ve programlanabilen küçük, çok yönlü, uygun fiyatlı cihazlardır. Mikrodenetleyici uygulamaları sonsuzdur; tıbbi ekipmanlardan yüksek kaliteli tüketici elektroniğine, havacılık sistemlerinden endüstriyel cihazlara kadar birçok örnek bulunmaktadır.
Bu makale, herkesin bilmesi gereken mikrodenetleyiciler hakkında temel bilgileri sağlamayı amaçlamaktadır. Bu nedenle, bu olağanüstü cihazlar hakkındaki anlayışınızı geliştirmek için okumaya devam edin!
Mikrodenetleyici nedir?
Mikrodenetleyici, aynı zamanda MCU olarak da adlandırılır, bir elektronik sistemin diğer bileşenlerini kontrol etmek için kullanılan son derece çok yönlü bir entegre devre (IC)dir. Belirli görevleri yerine getirmek üzere tasarlanmışlardır ve genellikle belirli bir uygulama için kullanılırlar. Standart bir mikrodenetleyici, tek bir çipte entegre edilmiş bir işlemci, bellek ve giriş/çıkış (I/O) çevre birimleri içerir.
Cihazlar, otomobil motor kontrol sistemleri, elektrikli aletler ve bilgisayarlar, belirli durumlarda otomatik olarak kontrol edilmesi gereken ürünler ve cihazlara örneklerdir. Ancak, mikrodenetleyicilerin uygulamaları bu örneklerin çok ötesine uzanarak geniş bir endüstri ve sektör yelpazesini kapsamaktadır.
Temelde, bir mikrodenetleyici, girdi toplamak, bu bilgiyi işlemek ve toplanan bilgilere dayalı olarak belirli çıktılar üretmekten sorumludur. Genellikle, mikrodenetleyiciler 1MHz ile 200MHz arasında düşük hızlarda çalışır ve diğer cihazlara gömülü oldukları için daha fazla güç tüketimi olabilecek farklı alanlarda daha az enerji tüketmek üzere tasarlanmalıdır.
Mikrodenetleyici Türleri
Yaygın mikrodenetleyici türleri şunlardır:
- Intel MCS-51 genellikle 8051 mikrodenetleyici olarak bilinir.
- AVR mikrodenetleyici
- Programlanabilir arayüz denetleyici (PIC)
Projeniz için bir mikrodenetleyici seçmeden önce, aklınızda bulundurmanız gereken birkaç faktör vardır. Maliyet dışında, maksimum hız, RAM veya ROM depolama boyutu, bir MCU'da mevcut olan I/O pinlerinin sayısı veya türleri, güç tüketimi, kısıtlamalar ve geliştirme desteği gibi unsurları dikkate almak çok önemlidir.
Bir mikrodenetleyicinin Temel Bileşenleri
Mikrodenetleyicinin temel yapısı farklı bileşenleri içerir ve ana bileşenler şunlardır:
- Merkezi İşlem Birimi (CPU): genellikle bir mikrodenetleyicinin işlevinde kritik bir rol oynadığı için cihazın 'beyni' olarak adlandırılır. Mikrodenetleyicinin çalışmasını etkili bir şekilde yönlendiren geniş bir talimat yelpazesini işler ve yanıtlar. Bu, karmaşık aritmetik işlemleri gerçekleştirmeyi, veri akışını yönetmeyi ve programcının talimatlarına uygun olarak hassas kontrol sinyalleri üretmeyi içerir. Bir CPU kullanarak, mikrodenetleyicinin tüm bileşenleri belirli bir sisteme bağlanır. Ayrıca, CPU'nun programlanabilir bellek aracılığıyla alınan talimatları alma ve çözme yeteneği vardır.
- Memory:bir mikrodenetleyicinin belleği, işlemcinin aldığı verileri kaydetmek için kullanılır, bu veriler daha sonra programlanmış talimatları yürütmek için kullanılır.
Mikrodenetleyiciler, program kaynak kodunu depolamak için belirli bir RAM/ROM/flash bellek kapasitesi ile tasarlanmıştır. Mikrodenetleyici belleğinin iki farklı türe ayrılabileceğini belirtmek önemlidir:
- Program belleği, CPU'nun yürüttüğü talimatlar hakkında uzun vadeli bilgileri depolamaktan sorumludur. Program belleği, güç kaynağı olmadan bilgileri saklayabilen kalıcı olmayan bir bellek türüdür. Bu özellik, program belleğinin verileri uzun bir süre boyunca korumasını sağlar.
- Veri belleği, talimatların yürütüldüğü sırada geçici depolama olarak hizmet veren volatildir (yani, RAM). Veri belleği, mikrodenetleyici güç kaybı yaşadığında verilerin kaybolması nedeniyle volatildir.
- G/Ç Aygıtları: G/Ç çevre birimleri, işlemci ve bellek ile arayüz oluşturan bileşenleri ifade eder. Bu giriş ve çıkış cihazları, işlemci ile dış sistem arasında arayüz görevi görür. Giriş portları bilgi alır ve bunu ikili veri olarak işlemciye iletir. İşlemci daha sonra bu veriyi alır ve mikrodenetleyici dışındaki görevleri yerine getiren çıkış cihazlarına gerekli talimatları gönderir. CPU, bellek ve G/Ç çevre birimleri mikrodenetleyicinin temel unsurları olmasına rağmen, mikrodenetleyicinin birçok destekleyici bileşeni vardır ve bunlar şunlardır:
- Analogdan Dijitale Dönüştürücü (ADC): bu devre analog sinyalleri dijital sinyallere dönüştürür. Mikrodenetleyiciler, işlemcisi aracılığıyla sensörler gibi harici analog cihazlarla arayüz oluşturabilir.
- Dijital Analog Dönüştürücü (DAC), bir ADC'nin tersidir ve mikrodenetleyici işlemcisinin çıkış sinyallerini harici analog cihazlara iletmesini sağlar.
- Sistem Veriyolu: Bu bağlantı kablosu, tüm mikrodenetleyici bileşenlerini birbirine bağlar.
- Seri Port: Bu, mikrodenetleyici ile harici bileşenler arasında bağlantı sağlayan bir G/Ç portudur. USB veya paralel portlar gibi çalışır, ancak bit değişimi açısından farklılık gösterir.
Mikrodenetleyici Uygulamaları
Mikrodenetleyicilerin ev ve sanayi, üretim, aydınlatma, robotik, otomotiv, aydınlatma, akıllı enerji, endüstriyel otomasyon, iletişim ve İnternet dahil olmak üzere birçok endüstri ve sektörde geniş uygulamaları vardır.
Özellikle dikkat çekici bir mikrodenetleyici uygulaması, dijital sinyal işleyici olarak kullanılmasıdır. Genellikle, alınan analog sinyaller belirli bir gürültü derecesi ile gelir; bu, standart dijital değerlere kolayca çevrilemeyen belirsiz değerleri ifade eder.
Böyle durumlarda, mikrodenetleyiciler, gelen gürültülü analog sinyali pürüzsüz ve hassas bir dijital sinyale dönüştürmek için ADC ve DAC işlevlerini kullanarak paha biçilmez bir rol oynar. Mikrodenetleyicilerin gücünden yararlanarak, endüstriler gürültülü analog sinyallerin getirdiği zorluklarla etkili bir şekilde başa çıkabilir, doğru ve güvenilir veri işleme sağlanabilir.
Mikrodenetleyiciler, çeşitli günlük kullanım eşyalarında bulunan elektromekanik sistemlerin sorunsuz çalışmasını sağlar. Bu eşyalar arasında fırınlar, mobil cihazlar, buzdolapları, tost makineleri, televizyonlar, video oyun sistemleri ve çim sulama sistemleri bulunmaktadır. Ayrıca, mikrodenetleyiciler fotokopi makineleri, tarayıcılar, yazıcılar, faks makineleri, ATM'ler ve güvenlik sistemleri gibi ofis makinelerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır.
Daha sofistike mikrodenetleyiciler, uçaklar, araçlar, uzay araçları, tıbbi ve yaşam destek sistemleri ve robotlar gibi çeşitli alanlarda kritik öneme sahiptir. Tıp alanında, mikrodenetleyiciler yapay kalplerin, böbreklerin ve diğer hayati organların işlevlerini düzenleyebilir. Ayrıca, protez cihazlarının kesintisiz çalışmasına önemli ölçüde katkıda bulunurlar. Mikrodenetleyiciler, bu gelişmiş teknolojilerin sorunsuz çalışmasını ve güvenilirliğini sağlayan temel bileşenlerdir.