एक माइक्रोकंट्रोलर क्या है?

माइक्रोकंट्रोलर एम्बेडेड सिस्टम का अभिन्न अंग हैं। एक माइक्रोकंट्रोलर एक चिप पर मूल रूप से सस्ता और छोटा कंप्यूटर होता है जिसमें एक प्रोसेसर, एक छोटी मेमोरी और प्रोग्रामेबल इनपुट-आउटपुट पेरिफेरल्स होते हैं। वे स्वचालित रूप से नियंत्रित उत्पादों और उपकरणों में पूर्वनिर्धारित और पूर्व-प्रोग्राम किए गए कार्यों को करने के लिए उपयोग करने के लिए हैं। वास्तव में एक माइक्रोकंट्रोलर क्या है, इसका बेहतर विचार प्राप्त करने के लिए; आइए एक उत्पाद का एक उदाहरण देखें जहां माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया जाता है। एक डिजिटल थर्मामीटर जो परिवेश के तापमान को प्रदर्शित करता है, एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता है जो एक तापमान सेंसर और एक डिस्प्ले यूनिट (एलसीडी की तरह) से जुड़ा होता है। यहां माइक्रोकंट्रोलर तापमान सेंसर से कच्चे रूप में इनपुट लेता है, इसे प्रोसेस करता है और इसे मानव पठनीय रूप में एक छोटी एलसीडी डिस्प्ले यूनिट में प्रदर्शित करता है।इसी तरह एक या कई माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में आवश्यकता और अनुप्रयोगों की जटिलता के अनुसार किया जाता है।

वे कहाँ उपयोग किए जाते हैं?

माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग एम्बेडेड सिस्टम में किया जाता है, मूल रूप से विभिन्न प्रकार के उत्पाद और डिवाइस जो हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का संयोजन होते हैं, और विशेष कार्य करने के लिए विकसित होते हैं। एम्बेडेड सिस्टम के कुछ उदाहरण जहां माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग किया जाता है, वे हो सकते हैं - वाशिंग मशीन, वेंडिंग मशीन, माइक्रोवेव, डिजिटल कैमरा, ऑटोमोबाइल, चिकित्सा उपकरण, स्मार्ट फोन, स्मार्ट घड़ी, रोबोट और विभिन्न घरेलू उपकरण।

हम माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग क्यों करते हैं?

माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग एम्बेडेड अनुप्रयोगों में स्वचालन को नियोजित करने के लिए किया जाता है। अलग-अलग माइक्रोप्रोसेसर, मेमोरी और इनपुट / आउटपुट डिवाइस का उपयोग करके बनाए गए डिज़ाइन की तुलना में माइक्रोकंट्रोलर्स की अत्यधिक लोकप्रियता के पीछे प्रमुख कारण किसी उत्पाद या डिज़ाइन के आकार और लागत को कम करने की उनकी क्षमता है।

जैसे कि माइक्रोकंट्रोलर्स में इन-बिल्ट माइक्रोप्रोसेसर, रैम, रोम, सीरियल इंटरफेसेस, पैरेलल इंटरफेसेस, एनालॉग से डिजिटल कन्वर्टर (ADC), डिजिटल से एनालॉग कनवर्टर (DAC) आदि जैसे फीचर्स होते हैं जिससे इसके आसपास एप्लिकेशन बनाना आसान हो जाता है। इसके अलावा, माइक्रोकंट्रोलर्स के प्रोग्रामिंग वातावरण विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों को उनकी आवश्यकता के अनुसार नियंत्रित करने की विशाल संभावनाएं प्रदान करता है।

विभिन्न प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर क्या हैं?

बाजार में कई तरह के माइक्रोकंट्रोलर उपलब्ध हैं। विभिन्न कंपनियों जैसे Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors आदि विभिन्न प्रकार की विशेषताओं के साथ विभिन्न प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर्स का निर्माण करती हैं। प्रोग्रामेबल मेमोरी, फ्लैश साइज, सप्लाई वोल्टेज, इनपुट / आउटपुट पिन, स्पीड आदि जैसे कई मापदंडों को देखते हुए, कोई भी अपने एप्लिकेशन के लिए सही माइक्रोकंट्रोलर का चयन कर सकता है।

आइए इन मापदंडों पर एक नजर डालें और इन मापदंडों के अनुसार विभिन्न प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर ।

डेटा बस (बिट आकार):

जब बिट-आकार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, तो अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर 8-बिट से 32 बिट (उच्च बिट माइक्रोकंट्रोलर भी उपलब्ध होते हैं) होते हैं। 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर में इसकी डेटा बस में 8 डेटा लाइनें होती हैं, जबकि 16-बिट माइक्रोकंट्रोलर में इसकी डेटा बस में 16 डेटा लाइन और इसी तरह 32 बिट और उच्च माइक्रोकंट्रोलर होते हैं।

याद:

माइक्रोकंट्रोलर्स को प्रोग्राम और डेटा स्टोर करने के लिए मेमोरी (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, फ्लैश मेमोरी आदि) की आवश्यकता होती है। जबकि कुछ माइक्रोकंट्रोलर्स में मेमोरी चिप्स इनबिल्ट होते हैं जबकि अन्य को कनेक्ट करने के लिए बाहरी मेमोरी की आवश्यकता होती है। इन्हें क्रमशः एम्बेडेड मेमोरी माइक्रोकंट्रोलर और बाहरी मेमोरी माइक्रोकंट्रोलर कहा जाता है। इनबिल्ट मेमोरी का आकार भी विभिन्न प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर में भिन्न होता है और आम तौर पर आपको 4B से 4Bb की मेमोरी वाले माइक्रोकंट्रोलर मिलेंगे।

इनपुट / आउटपुट पिंस की संख्या:

माइक्रोकंट्रोलर इनपुट-आउटपुट पिन आकारों की संख्या के अनुसार भिन्न होते हैं। एक आवेदन की आवश्यकता के अनुसार एक विशिष्ट माइक्रोकंट्रोलर चुन सकता है।

निर्देश समुच्चय:

निर्देश सेट दो प्रकार के होते हैं- RISC और CISC। एक माइक्रोकंट्रोलर RISC (कम इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर) या CISC (कॉम्प्लेक्स इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर) का उपयोग कर सकता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, आरआईएससी एक निर्देश के घड़ी चक्र को परिभाषित करने के संचालन के समय को कम करता है; जबकि CISC कई निर्देशों के विकल्प के रूप में एक निर्देश को लागू करने की अनुमति देता है।

मेमोरी आर्किटेक्चर:

दो प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर हैं - हार्वर्ड मेमोरी आर्किटेक्चर माइक्रोकंट्रोलर और प्रिंसटन मेमोरी आर्किटेक्चर माइक्रोकंट्रोलर।

यहाँ छात्रों और शौक़ीन लोगों के बीच कुछ लोकप्रिय माइक्रोकंट्रोलर हैं।

माइक्रोकंट्रोलर्स की 8051 श्रृंखला (8-बिट)

AVR माइक्रोकंट्रोलर Atmel (ATtiny, ATmega श्रृंखला) द्वारा

माइक्रोचिप पीआईसी श्रृंखला माइक्रोकंट्रोलर

MSP430 जैसे टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स के माइक्रोकंट्रोलर

एआरएम माइक्रोकंट्रोलर

माइक्रोकंट्रोलर्स की विशेषताएं

माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग उनकी विभिन्न विशेषताओं के लिए एम्बेडेड सिस्टम में किया जाता है। जैसा कि एक माइक्रोकंट्रोलर के नीचे ब्लॉक आरेख में दिखाया गया है, इसमें प्रोसेसर, I / O पिन, सीरियल पोर्ट, टाइमर, ADC, DAC और इंटरप्ट कंट्रोल शामिल हैं।

प्रोसेसर या सीपीयू

प्रोसेसर एक माइक्रोकंट्रोलर का मस्तिष्क है। जब प्रोग्राम के माध्यम से इनपुट पिन और निर्देशों के माध्यम से इनपुट प्रदान किया जाता है, तो यह डेटा को तदनुसार संसाधित करता है और आउटपुट पिन पर प्रदान करता है।

याद

मेमोरी चिप्स को सभी कार्यक्रमों और डेटा को स्टोर करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर में एकीकृत किया जाता है। RAM, ROM, EPROM, EEPROM, फ़्लैश मेमोरी इत्यादि जैसे माइक्रोकंट्रोलर्स में विभिन्न प्रकार की मेमोरी एकीकृत हो सकती है।

इनपुट-आउटपुट पोर्ट

हर माइक्रोकंट्रोलर में इनपुट आउटपुट पोर्ट होते हैं। माइक्रोकंट्रोलर्स के प्रकारों के आधार पर, इनपुट आउटपुट पिन की संख्या भिन्न हो सकती है। वे बाहरी इनपुट और आउटपुट डिवाइस जैसे सेंसर, डिस्प्ले यूनिट आदि के साथ इंटरफेस करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

क्रमिक बंदरगाह

वे अन्य बाह्य उपकरणों के साथ माइक्रोकंट्रोलर्स सीरियल इंटरफ़ेस की सुविधा प्रदान करते हैं। एक सीरियल पोर्ट एक सीरियल कम्युनिकेशन इंटरफ़ेस है, जिसके माध्यम से जानकारी एक समय में एक-एक करके ट्रांसफर होती है।

एडीसी और डीएसी

कभी-कभी एम्बेडेड सिस्टम को डिजिटल से एनालॉग और इसके विपरीत डेटा परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। इसलिए अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर आवश्यक रूपांतरण करने के लिए इनबिल्ट एडीसी (एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर) और डीएसी (डिजिटल से एनालॉग कन्वर्टर्स) के साथ शामिल होते हैं।

टाइमर

टाइमर और काउंटर एम्बेडेड सिस्टम के महत्वपूर्ण भाग हैं। उन्हें विभिन्न ऑपरेशनों जैसे पल्स जनरेशन, बाहरी दालों की गणना, मॉड्यूलेशन, ऑसिलेशन, आदि की आवश्यकता होती है।

इंटरप्ट कंट्रोल

रुकावट नियंत्रण माइक्रोकंट्रोलर्स की शक्तिशाली विशेषताओं में से एक है। यह एक तरह की अधिसूचना है जो चल रही प्रक्रिया को बाधित करती है और व्यवधान नियंत्रण द्वारा परिभाषित कार्य करने का निर्देश देती है।

इस सब को संक्षेप में बताने के लिए, माइक्रोकंट्रोलर कॉम्पैक्ट मिनी कंप्यूटरों की तरह होते हैं जिन्हें एम्बेडेड सिस्टम में विशिष्ट कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सुविधाओं की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ, उनका महत्व और उपयोग विशाल है और वे सभी उद्योगों में उत्पादों और उपकरणों में पाए जा सकते हैं।