التعرف على الميكرو Pic16f84

Admin عدد المساهمات : 3267 تاريخ التسجيل : 17/11/2007

والان سنبدا فى التعرف على
Microcontroller PIC16F84

وهذا هو النوع الذى ستكون دراستنا فى الدورة مبنية عليه
وهذه بعض الملاحظات على هذا النوع

1- هذا الميكروكنترولر من فئة 8 –bit وتركيبة من النوع RISC ويسمى ايضا Harvard
والشكل العام لهذا التركيب كما فى الصورة الاتية

التعرف على الميكرو Pic16f84 12

والنوع الاخر يسمى من تركيب الميكروكنترولات هو
CISC او von-Neumann
وتركيبه كما فى الشكل الاتى

التعرف على الميكرو Pic16f84 13

وطبعا واضح من الرسم ما هو الفرق بينهم
ولتوضيح الفرق بينهم أكثر

نجد ان النوع هارفارد أحدث من فون نيومان حيث يعمل على زيادة سرعة الميكروكنترولر بفصل باص البيانات عن باص العناوين
ولكن فى النوع
فان نيومان يكون الباصان معا وتنقل البيانات او التعليمات التى تنفذ مع
البرنامج واحدة تلو الاخرى فى هذا الباص الواحد مما يسبب بطى لوحدة
المعالجة المركزية .

ونجد ايضا ان كلمة RISC تعنى Reduced Instruction Set Computer اى ان هذا النوع يعتمد على تقليل عدد التعليمات المخزنة وتصل فى هذا النوع الى 35 تعليمة.

اما كلمة CISC فتعنى Complex Instruction Set Computer .

2- ذاكرة البرنامج
وهى من النوع فلاش Flash اى يمكننا بسهولة مسح البيانات التى عليها واعادة كتابتها مرة اخرى .
وعند فصل التيار الكهربى فان البيانات الموجودة بيها يتم مسحها ولا تخزن ولا يمكن استرجاعها
وتساوى فى هذا النوع الف كلمة

كود

1k word

والكلمة او word تساوى 8-bit او تساوى 2 byte

3- EEPROM
وهى ذاكرة القراءة فقط والتى بها بيانات الميكروكنترولر وتعليماته وهذه الذاكرة لا يتم ازالتها عند فصل التيار الكهربى
وتساوى 64 بايت

4- RAM
وهى ذاكرة
ايضا خاصة ببيانات الميكروكنترولر والتى يقوم باستخدمها اثناء تنفيذ
البرنامج مثل البيانات المؤقتة التى يضعها الميكرو على المداخل والمخارج
ليقوم باستخدامها الاجهزة المتصله به .

وتساوى 68 بايت
وهذا الميكرو لديه بورتان او مرفاءن
1- PORTA
ويحتوى على 5 أرجل
2- PORTB
يحتوى على 8 أرجل

5- FREE-RUN TIMER
وهو مسجل register خاص داخل الميكرو ويقوم بالعد من صفر الى 255 وله زمن معين بين كل عده والتى تليها .
ويستخدم فى معرفة الزمن بمعلومية الفترة التى يستغرقها بين العدة والتى تليها .

وفى الشكل الاتى نجد الشكل العام لل PIC16F84

التعرف على الميكرو Pic16f84 14

Clock / instruction cycle
كما معروف لدينا ان الميكروكنترولر يقوم بتنفيذ التعليمات بصورة تتابعية
ولذلك لابد من وجود ساعة تنظم هذه العملية مع الوقت
والساعة فى الميكروكنترولر تسمى oscillator
او المذبذب وتكون لها قيمة محددة معروفة بى الزمن بين كل ذبذبة والذبذبة
التى تليها او الزمن الذى يستغرقه فى عمل ذبذبة كاملة او التردد وكما
معروف لدينا فى الساعة العادية ان قيمة هذه الفترة تسمى الثانية
وتردد المذبذب يساوى 10 MHZ
ويتم توصيل المذبذب بالرجل التى تسمى OSC1 ثم يتم تقسيمها الى اربعة فترات
Q1, Q2, Q3, and Q4
وهذه الاربعة فترات تكون دورة تعليمة واحدة او تسمى كما معروف عند الجميع
machine cycle
وهى كالاتى
فى الفترة Q1 يتم استدعاء التعليمة التى عليها الدور فى التنفيذ
فى الفترة من Q2 الى Q3
يتم تحويل التعليمة الى صورة مفهومة للميكروكنترولر وهذه العملية تسمى Decoding ثم تنفيذها
فى الفترة Q4 يتم كتابة هذه التعليمة فى المسجل الخاص بها
وفى الشكل الاتى نلاحظ التقسيمات الداخلية للفترة الزمنية او الذبذبة الداخلة من
OSC1

التعرف على الميكرو Pic16f84 15

التعرف على الميكرو Pic16f84 254_1189357963

Admin عدد المساهمات : 3267 تاريخ التسجيل : 17/11/2007

توصيف الارجل
فى الشكل الاتى نجد الميكروكنترولر مع اسم كل رجل

التعرف على الميكرو Pic16f84 16

وكما نلاحظ فالميكروكنترولر يحتوى على 18 رجل وفائدة كل رجل موضحة كما يلى :

1- RA2 الرجل الثانية فى المرفأ A
2- RA3 الرجل الثالثة فى المرفأ A
3- RA4 الرجل الرابعة للمرفأ A ولها وظيفة اضافية هى TOCK وتستخدم مثل المؤقت او المذبذب
4- MCLR وهى RESET INPUT والخط الموجود فوقها يدل على انها تعمل فى حالة تحول الاشارة من قيمة موجبة الى الصفر ويوصل بها VPP وهو الفولت اللازم لبرمجة الميكرو
5- VSS خط الارضى GROUND
6- RB0 الرجل رقم صفر فى المرفا B ولها وظيفة اضافية حيث تستخدم فى عمل ال INTERRUPT
7- RB1 الرجل الاولى فى المرفا B
8- RB2 الرجل الثانية فى المرفأ B
9-RB3 الرجل الثالثة فى المرفأ B
10-RB4 الرجل الرابعة فى المرفأ B
11- RB5 الرجل الخامسة فى المرفأ B
12- RB6 الرجل السادسة فى المرفأ B وهى التى تستخدم فى دخول الساعة الى الميكروكنترولر
13-RB7 الرجل السابعة فى المرفأ B وهى التى تستخم فى دخول البيانات
14-Vdd توصل بالجهد الموجب
15-OSC1 توصل بالمذبذب
16- OSC2 توصل بالمذبذب
17- RA0 الرجل رقم صفر فى المرفا A
18- RA1 الرجل الاولى فى المرفا A

Clock generator - oscillator
المذبذب

والان سنتعرف عن قرب على المذبذب وكيفية توصيله وانواعه

من خصائص الميكرو - الذى هو محل دراستنا – انه يمكنه ان يتعامل مع اربعة اشكال مختلفة من المذبذب .
ولكن عادة نستخدم نوعين فقط هما
crystal oscillator
او
resistor-capacitor
والنوع الاول يسمى XT او كما معروف فى الاسواق بى الكريستالة
وشكله كما يلى

التعرف على الميكرو Pic16f84 17

والنوع الثانى هو
RC وهذا النوع اقل دقة من النوع الاول وقد يستخدم فى بعض التطبيقات التى قد لا تحتاج دقة عالية فى المذبذب .

ويعتمد هذا النوع على الجهد الداخل الى المقاومة والمكثف والذى يولد بما يسمى Resonant frequency

التعرف على الميكرو Pic16f84 18

ونلاحظ ان هذا النوع قد تم توصيله بالرجل رقم 3 TOCK1
ويجب ملاحظة ان فى النوع الاول المذبذب او الكريستالة لا تعمل عند توصيل الكهرباء مباشرة ولكن تنتظر لفترة تعرف بى Crstal start up time وهى فتره كافيه ليصل المذبذب الى حالة الاستقرار والتخلص من الضوضاء وموضحة فى الشكل الاتى .

التعرف على الميكرو Pic16f84 19

Admin عدد المساهمات : 3267 تاريخ التسجيل : 17/11/2007

Reset

نجد من توزيع ارجل الميكروكنترولر ان الرجل رقم 4 تستخدم فى عمل reset وهذه الكلمة تعنى اعادة الميكرو الى وضع حالته المعروفة و ذلك عندما يكون الميكروكنترولر فى حالة غريبة او نتائجه غير دقيقة .

وكما ذكرنا سابقا ان الخط الموجود فوق كلمة MCLR تعنى عمل reset للميكرو فى حالة ان هذه الرجل تساوى صفر وليس 1
والشكل الاتى يوضح الدائرة المستخدمة فى ذلك

التعرف على الميكرو Pic16f84 20

وهذه الدائرة أكثر تفصيلا

التعرف على الميكرو Pic16f84 25

ويحدث ايضا للميكرو reset فى الحالات الاتية
1- عند تشغيله وتوصيله بمصدر قدرة
2- عند استخدام الامر SLEEP
3- عندما يحدث زيادة لل Watchdog
4- عندما يقل مصدر القدرة عن قيمته المطلوبة

وفى التطبيقات الصناعية فان مصدر القدرة يكون غير منتظم ويتغير باستمرار ولذلك فانه لن يحدث ال reset الا بعد 72 ثانية من استقرار مصدر القدرة حتى يتجب عمل ريست بدون داعى

موضح فى الشكل الاتى
التعرف على الميكرو Pic16f84 21

Admin عدد المساهمات : 3267 تاريخ التسجيل : 17/11/2007

Central Processing Unit
وحدة المعالجة المركزية

فى هذا الجزء
سنقوم بدراسة وحدة المعالجة المركزية بتفصيل اكثر حيث انها تمثل مخ
الميكروكنترولر وهو الجزء المسئول عن احضار وتنفيذ تعليمات البرنامج
وتركيبها موضح فى الشكل الاتى :

التعرف على الميكرو Pic16f84 22

ويجب ملاحظة انه عندما يقوم المبرمج بكتابه برنامج معين فان التعليمات تكون مثلا فى الصورة الاتية MOVLW 0x20 ولكن هذه التعليمات لا يفهمها الميكرو
ولذلك يجب ان تحول الى صفر و واحد وهذه الصيغة تسمى opcode وهى التى يفهمها الميكرو .

وعملية تحويل الحروف الى الصيغة opcode تتم بواسطة المترجم translator او يسمى احيانا assembler .
ويوجد ايضا بالميكروكنترولر وحدة فرعية تسمى وحدة الحساب والمنطق ALU
وهى المسئولة عن العمليات الحسابية والعمليات المنطقية وايضا تقوم بتنفيذ
عمليات التحويل ونقل البيانات من والى المسجلات وفى الشكل الاتى نرى وحدة
الحساب والمنطق حيث يدخل اليها التعليمة المراد تنفيذها من instruction register مع حالتها وحالة التعليمة السابقة من status register ثم تقوم باخراج النواتج الى working register .

التعرف على الميكرو Pic16f84 23

وفى الشكل الاتى نرى التركيب العام لاجزاء للميكرو كنترولر

التعرف على الميكرو Pic16f84 24

Admin عدد المساهمات : 3267 تاريخ التسجيل : 17/11/2007

STATUS Register

وهو من اهم المسجلات الموجودة فى الميكركنترولر
ولكن دعنا الان نلقى نظرة على المسجلات الموجودة فى الميكروكنترولر
وهى موضحة فى الشكل الاتى :

التعرف على الميكرو Pic16f84 26

ونلاحظ من الشكل السابق وجود خانتين Bank 0 وهى التى يقوم المستخدم بالتعامل معها و Bank 1 هى نسخة طبق الاصل من Bank 0
وايضا تقسم ذاكرة البيانات الى جزء علوى وجزء سفلى
والجزء العلوى من 00h الى 0bh وهو 11 مكان و يسمى

Special Function Registers
(SFR)
و هو للتحكم فى الميكرو والاجهزة الخارجية المتصلة به
والجزء السفلى يسمى

General Purpose Registers (GPR)
وهو الذى يعتبر كرام RAM

وكما نرى المسجل STATUSموجود فى العنوان 03h ويمكننا ايضا استخدامه من خلال العنوان 83h
وتركيبه كما بالشكل الاتى :

التعرف على الميكرو Pic16f84 27

وكما واضح من الشكل انه يحتوى على 8-bit والان سنبدا فى التعرف على كل bit ووظيفته على حده

bit 0 C (Carry) Transfer

وتكون قيمته تساوى 1 عندما يحدث زيادة فى ناتج اى عملية حسابية اى يزيد الناتج عن 255 وهى ال 8-bit المتاحة وفى هذه الحالة يضع الميكرو فى هذه البت 1 لانه لا يجد مكان لتخزين الناتج
فى فى حالة عدم تجاوز 255 فان قيمته هذا البت تظل 0

وهذا البت مهم جدا ويسمى Carry Flag

bit 1 DC (Digit Carry) DC Transfer

فهو خاص باول
4 بت حيث تكون قيمته 1 فاذا كان الناتج ازيد من 15 وهى تعنى ان الناتج قد
استهلك اول 4 بت وسيقوم بتخزينه فى ال 4 بت الباقيين وفى حالة العكس تكون
قيمته تساوى صفر

bit 2 Z (Zero bit) Indication of a zero result

وهذا البت يستخدم لتوضيح ان ناتج اى عملية حسابية او منطقيه يساوى صفر
وتكون قيمته تساوى 1 عندما يكون ناتج العمليات يساوى 0
وتكون قيمته تساوى 0 عندما يكون ناتج العمليات لا يساوى 0

bit 3 PD
(Power-down bit)

تكون قيمة هذا البت تساوى 1 عندما يبدا الميكرو فى العمل وذلك بعد عملية reset وتكون قيمته صفر عندما يبدا فى اعادة التشغيل وتنفيذ امر SLEEP وتنفيذ هذا الامر يكون عند نقص القدرة المطلوبة .

bit 4 TO Time-out ; Watchdog overflow.

تكون قيمته تساوى واحد عندما ينتهى من اعادة التشغيل وتنفيذ أمر SLEEP وتصبح قيمته تساوى صفر عندما يرجع لنا Watchdog خطا معين

bit6:5 RP1:RP0
(Register Bank Select bits)

كما لاحظنا فى توزيع المسجلات انه يوجد ما يسمى Bank0 وBank1 فهذان البتان يتيحان لنا عملية اختيار البنك صفر او البنك واحد
يجب ملاحظة ان عناوين الذاكرة تتنتهى بالعنوان FFh وهذا يساوى 255 ونجد ان الميكر PIC16f84 لديه 256 فلذلك سنحتاج بت واحد فقط وهو RP0 اما RP1 فلن يتم استخدامه ولكن تم وضعه للتطوير المستقبلى وتكون قيمته دائما صفر
اما RP0 تكون 1 عندما نستخدم Bank 1 وتكون 0 عندما نستخدم Bank 0

bit 7 IRP
(Register Bank Select bit)

ويتستخدم فى حالة العناوين الغير مباشرة حيث يقوم اختيار ال Bank المطلوب العمل بها .
__________________