میکروکنترلر PIC

معرفی میکروکنترلر PIC

میکروکنترلر PIC توسط شرکت Microchip Technology Inc. توسعه داده شده و در سیستمهای مختلف الکترونیکی به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. این میکروکنترلرها به دلیل هزینه کم، مصرف کم انرژی و سادگی در استفاده بسیار محبوب هستند. آنها در محیط‌های مختلفی مانند صنایع خودروسازی، کنترل صنعتی، الکترونیک مصرفی و غیره به کار می‌روند.

اولین بار در سال ۱۹۷۶ معرفی شدند، و امروزه نسخه‌های پیشرفته‌تر، با ویژگی‌ها و قابلیت‌های بیشتری در دسترس هستند. این میکروکنترلرها به صورت ۸ و ۳۲ بیتی در دسترس هستند و دارای اندازه‌های حافظه، رابط‌های ارتباطی و ویژگی‌های متنوعی هستند.

در ادامه، به بررسی کلی میکروکنترلرهای PIC، مزایا و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت. همچنین آنها را با انواع دیگر میکروکنترلرها مقایسه می‌کنیم بلکه بتوانید در انتخاب و خرید میکروکنترلر مناسب برای پروژه خاصتان تصمیم بهتری بگیرید.

مزایای میکروکنترلرهای PIC

میکروکنترلرهای PIC به دلیل مزایای فراوانشان، گزینه‌ی محبوبی برای سیستم‌های Embeded (توکار) هستند:

• هزینه کم: میکروکنترلرهای PIC با قیمت ارزان تر نسبت به دیگر انواع میکروکنترلرها در دسترس هستند که این امر باعث می‌شود که گزینه‌ی مقرون به صرفه‌ای برای پروژه‌های کوچک محسوب شوند.
• مصرف کم برق: میکروکنترلرهای PIC برای کاربردهایی که با باتری کار می‌کنند و در مصرف برق محدودیت دارند، مناسب هستند.
• سهولت استفاده: میکروکنترلرهای PIC به کاربری آسان معروف هستند که این امر باعث می‌شود، هم برای مبتدیان و هم برای توسعه‌دهندگان حرفه‌ای، گزینه‌ی محبوبی باشند.
• ویژگی‌ها و قطعات مجهز داخلی: میکروکنترلرهای PIC با مجموعه‌ای از ویژگی‌ها و قطعات مجهز داخلی همراه هستند، از جمله تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC)، PWM، UART و موارد دیگر، که نیاز به قطعات اضافی را کاهش می‌دهند.
• حافظه‌ی فلش و EEPROM داخلی: میکروکنترلرهای PIC حافظه فلش و EEPROM داخلی دارند که این امر امکان برنامه ریزی و ذخیره‌ی داده بدون نیاز به چیپ حافظه خارجی را فراهم می کند.

با این مزایا، میکروکنترلرهای PIC یک گزینه عالی برای انواع مختلفی از برنامه ها هستند که طیف وسیعی، از کنترل LED تا سیستم های پیچیده اتوماسیون را شامل می شود.

کاربردهای میکروکنترلرهای PIC

میکروکنترلرهای PIC در صنایع مختلفی کاربرد دارند و در پروژه‌هایی که نیاز به مصرف کم برق، آسان بودن استفاده و داشتن ویژگی‌ها و قطعات داخلی دارند، به کار می‌روند. در ادامه چند مثال از پروژه‌ها و صنایعی که از میکروکنترلرهای PIC استفاده می‌کنند ذکر شده است:

• الکترونیک مصرفی: میکروکنترلرهای PIC در دستگاه‌هایی مانند کنترل از راه دور، کنترلرهای بازی و پخش کننده‌های صوتی قابل حمل استفاده می‌شوند.
• اتومبیل: میکروکنترلرهای PIC در کاربردهای خودرویی مانند واحدهای کنترل موتور، ماژول کنترل پاورترین و ماژول کنترل بدنه خودرو استفاده می‌شوند.
• کنترل صنعتی: میکروکنترلرهای PIC در کاربردهایی مانند کنترل فرآیند، کنترل موتور و نظارت بر قدرت استفاده می‌شوند.
• پزشکی: میکروکنترلرهای PIC در دستگاه‌های پزشکی مانند متر گلوکز خون، پمپ انسولین و اکسیمتر اندازه گیری ضربان قلب استفاده می‌شوند.
• اتوماسیون خانگی: میکروکنترلرهای PIC در دستگاه‌های هوشمند خانگی مانند ترموستات، قفل درب و دوربین‌های امنیتی استفاده می‌شوند.

این تنها چند مثال از کاربردهای متنوع میکروکنترلرهای PIC است. با طیف کاربری وسیع و اتکاپذیری بالا، می توانند در مجموعه گستردهای از پروژه‌های صنایع مختلف استفاده شوند.

شروع کار با میکروکنترلرهای PIC

اگر تازه با میکروکنترلرهای PIC آشنا شده‌اید، شروع کار ممکن است کمی ترسناک باشد. با این حال، با ابزار و منابع مناسب، می‌توانید بدون هیچ تأخیری با آنها کار کنید.

ابزار و منابع لازم برای شروع کار با میکروکنترلرهای PIC

• میکروکنترلر: ابتدا نیاز دارید که یک میکروکنترلر PIC داشته باشید. شرکت سازنده میکروکنترلرهای PIC یعنی Microchip، انواعی از میکروکنترلرها را ارائه می‌دهد، از جمله میکروکنترلرهای 8 بیتی و 32 بیتی.
• برد توسعه: برد توسعه یک برد مداری است که شامل یک میکروکنترلر PIC و همچنین سایر مؤلفه‌هایی مانند منابع تغذیه، LEDها و دکمه‌ها است. بردهای توسعه روشی عالی برای شروع آزمایش با میکروکنترلرهای PIC بدون نیاز به طراحی برد مخصوص خودتان هستند.
• نرم‌افزار: برای نوشتن و تست کد خود، به یک نرم‌افزار نیاز دارید. شرکت Microchip یک محیط توسعه یکپارچه (IDE) رایگان به نام MPLAB X IDE ارائه می‌دهد که می‌توانید از آن برای نوشتن، کامپایل و اشکال‌زدایی کد خود استفاده کنید.
• برنامه‌ریز: در نهایت، شما به یک برنامه‌ریز برای بارگذاری کد خود روی میکروکنترلر نیاز دارید. شرکت میکروچیپ چندین برنامه‌ریز ارائه می‌دهد، از جمله PICkit 4 که یک برنامه‌نویس با هزینه پایین است و می‌توانید از آن برای انواع میکروکنترلرها استفاده کنید.

مراحل اصلی برای برنامه‌نویسی و تست میکروکنترلرهای PIC

بعد از اینکه تمامی ابزارها و منابع لازم را فراهم کردید، می‌توانید شروع به برنامه‌نویسی و تست میکروکنترلر PIC خود کنید. در اینجا مراحل اصلی آمده است:

1. کد خود را در MPLAB X IDE بنویسید.
2. کد خود را کامپایل کنید تا یک فایل hex ایجاد شود.
3. برنامه‌ریز را به برد توسعه و کامپیوتر خود متصل کنید.
4. فایل hex را با استفاده از برنامه‌نویس بر روی میکروکنترلر بارگذاری کنید.
5. برد توسعه را روشن کنید و کد خود را تست کنید.

بطور طبیعی، با میکروکنترلرهای PIC، شما می‌توانید بسیاری از کارها را نیز انجام دهید، از جمله اتصال به سنسورها، کنترل موتورها و اکتوئاتورها، و ارتباط با دستگاه‌های دیگر. امکانات بسیاری برای استفاده وجود دارد!

برندها و تولید کنندگان میکروکنترلرهای PIC

چندین برند و تولید کننده معتبر وجود دارند که میکروکنترلرهای PIC را تولید می‌کنند. در ادامه لیستی از معروف‌ترین برندها و تولید کنندگان آنها آمده است:

• میکروچیپ تکنولوژی : این شرکت که خالق و تولید کننده میکروکنترلر PIC است، گستره وسیعی از میکروکنترلرهای PIC، از دستگاه‌های 8 بیتی کم انرژی تا دستگاه‌های 32 بیتی با عملکرد بالا را ارائه می‌دهد.
• اتمل: اتمل که اکنون قسمتی از میکروچیپ است، نیز میکروکنترلرهای PIC را تولید می‌کند. میکروکنترلرهای PIC اتمل به خاطر مصرف کم انرژی و کارایی بالای خود شناخته شده‌اند.
• تگزاس اینسترومنتز: تگزاس اینسترومنتز چندین نوع میکروکنترلر، از جمله چندین دستگاه که با میکروکنترلرهای PIC سازگار هستند تولید می‌کند. این دستگاه‌ها به خاطر کارایی بالا و چندکاره بودن معروف هستند.
• رنساس الکترونیک: رنساس یک تولید کننده بزرگ میکروکنترلر است و گستره وسیعی از دستگاه‌های سازگار با میکروکنترلر PIC را ارائه می‌دهد. میکروکنترلرهای رنساس هم به خاطر کارایی بالا و مصرف انرژی کم شناخته شده‌اند.
• NXP Semiconductors: NXP از بزرگترین تولیدکنندگان میکروکنترلر هاست و دستگاه هایی را ارائه می کند که با میکروکنترلرهای PIC سازگار هستند. میکروکنترلرهای NXP به خاطر قابلیت های عملکرد بالا و مصرف انرژی پایین ، و همچنین قابلیت های امنیتی پیشرفته خود مشهور هستند.

در هنگام انتخاب یک برند یا تولیدکننده برای میکروکنترلر PIC خود ، مهم است که عواملی مانند هزینه ، عملکرد و دسترسی به پشتیبانی و مستندات را مد نظر قرار دهید. با انجام این کار ، می توانید اطمینان حاصل کنید که یک دستگاه با کیفیت بالا که نیازهای خاص شما را برآورده می کند ، انتخاب خواهید کرد.

مدل‌های محبوب میکروکنترلرهای PIC

میکروکنترلرهای PIC در مدل‌های مختلف با قابلیت‌ها و ویژگی‌های متفاوتی در دسترس هستند. در زیر معرفی برخی از مدل‌های محبوب آن‌ها آمده است:

• PIC16F877A: این یک میکروکنترلر 8 بیتی محبوب با 40 پین، 14 کانال تبدیل آنالوگ به دیجیتال 10 بیتی (ADC) و 2 عملکرد capture/compare/PWM است. در کنترل صنعتی، الکترونیک مصرفی و برنامه‌های خودرویی به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• PIC18F4550: این یک میکروکنترلر 8 بیتی پیشرفته با قابلیت USB و 32 کیلوبایت حافظه فلش است. در برنامه‌های ارتباطی و جمع‌آوری داده‌ها به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• PIC32MX270F256D: این یک میکروکنترلر 32 بیتی با عملکرد بالا با 256 کیلوبایت حافظه فلش و 64 کیلوبایت RAM است. در سیستم‌های تعبیه شده و برنامه‌های IoT به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سایر انواع میکروکنترلرها

علاوه بر میکروکنترلرهای PIC، چندین نوع دیگر از میکروکنترلرها وجود دارند که در صنعت به طور گسترده ای استفاده می شوند. برخی از محبوب ترین آن ها عبارتند از:

• میکروکنترلرهای AVR: میکروکنترلرهای AVR توسط Atmel تولید می شوند و در مورد هزینه، عملکرد و سهولت استفاده با میکروکنترلرهای PIC مشابه هستند. با این حال، به دلیل محیط برنامه نویسی باز مورد توجه بیشتری از سوی علاقمندان و طراحان DIY قرار دارند. برای مشاهده لیست قیمت به صفحه خرید میکروکنترلر AVR مراجعه کنید.
• میکروکنترلرهای ARM: میکروکنترلرهای ARM در سیستم های تعبیه شده پیشرفته و دستگاه های تلفن همراه به طور گسترده ای استفاده می شوند. در مقایسه با میکروکنترلرهای PIC و سایر انواع میکروکنترلرها، عملکرد و کارایی بالاتری دارند، اما از طرفی پیچیده تر و پر هزینه تر هستند. برای مشاهده قیمت میکروکنترلر های آرم به صفحه خرید میکروکنترلر ARM (آرم) مراجعه نمایید.
• میکروکنترلرهای 8051: میکروکنترلر 8051 یک نوع قدیمی از میکروکنترلر است که هنوز در بسیاری از برنامه های صنعتی و خودرویی استفاده می شود. این نوع میکروکنترلر به دلیل هزینه کم و سادگی شناخته شده است، اما در عملکرد و ظرفیت حافظه محدود است.

مقایسه میکروکنترلر PIC با سایر انواع میکروکنترلر

در انتخاب میکروکنترلر مناسب برای پروژه خود، مهم است که نیازها و محدودیت‌های خاص برنامه را در نظر بگیرید. در ادامه به طور خلاصه مقایسه‌ای از میکروکنترلرهای PIC با سایر نوع‌های میکروکنترلر آورده شده است:

• میکروکنترلرهای PIC به دلیل هزینه پایین، مصرف کم انرژی و سادگی کار با آن‌ها، گزینه ای محبوب برای پروژه‌های کوچک می‌باشند.
• میکروکنترلرهای AVR مشابه میکروکنترلرهای PIC به لحاظ هزینه و سادگی در استفاده هستند، اما به دلیل محیط برنامه نویسی متن‌باز، در بین علاقه‌مندان به پروژه‌های شخصی ساز، طرفدار بیشتری دارند.
• میکروکنترلرهای ARM به لحاظ کارایی و بهینه سازی مصرف انرژی نسبت به میکروکنترلرهای PIC و سایر نوع‌های میکروکنترلر، عملکرد بهتری دارند، اما کار با آن‌ها پیچیده‌تر و هزینه‌برتر است.
• میکروکنترلرهای 8051 به دلیل سادگی و هزینه پایین، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما عملکرد و ظرفیت حافظه آن‌ها محدود است.

بطور کلی، انتخاب میکروکنترلر بستگی به نیازها و الزامات خاص پروژه شما، همچنین بودجه و تخصص شما دارد.