برمجة العارضات السباعية ذات الأربعة خانات Four Digit_7segments

قبل البدء فى عملية البرمجة يجب مراجعة موضوع " العارضات السباعية متعددة الخانات" من هنا للوقوف على نظرية عمل هذا النوع من العارضات السباعية. ثم بعد ذلك التعرف على طريقة البرمجة من خلال مشاهدة الفيديو التالى:

وبالتوفيق للجميع

برمجة العارضة السباعية احادية الخانة 7segment

قبل البدء فى عملية البرمجة يجب مراجعة موضوع " شاشات الإظهار ذات السبع قطع (العارضات السباعية) 7segments " من هنا للوقوف على نظرية عمل العارضة السباعية. ثم بعد ذلك التعرف على طريقة البرمجة من خلال مشاهدة الفيديو التالى:

وبالتوفيق للجميع

العارضات السباعية متعددة الخانات Multi-Digit 7-Segment

العارضات السباعية متعددة الخانات عبارة عن عنصر الكتروني يتألف من عدد من الخانات كل خانة عبارة عن عارضة سباعية احادية، تستخدم هذه العارضات متعددة الخانات لإظهار الأرقام الكبيرة. تتواجد العارضات السباعية فى عدة اشكال منها ذات الخانتين ومنها ذات الثلاثة خانات واخرى ذات اربعة خانات، سوف نقوم هنا بالتعرف على العارضات السباعية ذات الاربعة خانات 4-7segment والتى تتمكن من عرض الارقام مثل (6743, 2219, …) وكما نلاحظ انها تتكون من خانات (الآحاد – العشرات – المئات – الألاف).

طريقة عمل العارضات السباعية ذات الأربعة خاناتحتى نتمكن من التعرف على طريقة تشغيل هذه العارضات السباعية المتعددة نقوم بتوصيل الدائرة الموضحة والتى سوف نقوم ببرمجتها بفلوكود لإظهار الأرقام عليها



يجب ملاحظة طريقة توصيل القطع مع بعضها حيث أن طريقة تشغيل هذا النوع يعرف باسم العرض المضاعف Multiplexed display

طريقة توصيل العارضات


نلاحظ ان كل قطعة من القطع موصلة بالتوازى مع مثيلتها فى العارضات الاربعة. فكيف يتم التفريق بينهم حتى لا تعرض كل العارضات نفس الرقم؟؟

طريقة عمل العارضات السباعية المتعددة الخانات

لفهم هذه الطريقة نقوم بدراسة مثال عبارة عن إظهار الرقم 5172 على العارضات الاربعة بمساعدة الشكل السابق وفى البداية يجب التعرف على اسماء العارضات الاربع من اليسار الى اليمين

1- عارضة الآلاف

عارضةرقم 3 او digit 3 والأنود الخاص بها يشغله الطرف A0 (بواسطة ترانزيستور)

2- عارضة المئات
عارضة رقم 2 او digit 2 والأنود الخاص بها يشغله الطرف A1 (بواسطة ترانزيستور)

3- عارضة العشرات
عارضة رقم 1 او digit 1 والأنود الخاص بها يشغله الطرف A2 (بواسطة ترانزيستور)

4- عارضة الآحاد
عارضة رقم 0 او digit 0 والأنود الخاص بها يشغله الطرف A3 (بواسطة ترانزيستور)

ويجب ملاحظة ان جميع أطراف الكاثود الخاصة بكل قطعة موصلة مع أطراف المنفذ B

فكرة عمل العارضات السباعية
نقوم بإظهار العارضة 3 لحظة ثم نطفئها وننتقل لإظهار العارضة 2 وبعد لحظة نطفئها هى الاخرى ثم ننتقل الى العارضة 1 وبعد لحظة نطفئها ثم ننتقل الى العارضة 0 والاخيرة وهكذا فى حركة دورانية ومستمرة مع إدخال زمن تأخير لا تلاحظه العين حتى يظهر العدد وكأنه دفعة واحدة على العارضات الأربعة .. يعنى مجرد خداع بصرى فقط لاغير. وكلما شغل الميكروكنترولر عارضة ما من طرفها الأنود ( من المنفذ A ) فإنه يرسل اليها الرقم المبرمج لها من المنفذ B .

كيفية إظهار الرقم 5172

إظهار الرقم 5 على العارضة 3

اولا: نرسل من المنفذ B للمتحكم، الرقم 5 الى العارضة 3 وفى نفس الوقت نرسل من A0 جهدا موجبا الى الأنود الخاص بها بذلك ستحصل العارضة على التيار المناسب لتشغيل ليدات الرقم المطلوب عرضه وهو 5
ثانيا: ننتظر لحظة عن طريق إدخال زمن تأخير مناسب وليكن 10ms مثلا
ثالثا: نطفئ العارضة السابقة عن طريق اعطاء جهد صفر للطرف الموصل بالأنود الخاص بها.

إظهار الرقم 1 على العارضة 2
اولا: نرسل من المنفذ B للمتحكم، الرقم 1 الى العارضة 2 وفى نفس الوقت نرسل من A1 جهدا 
موجبا الى الأنود الخاص بها بذلك ستحصل العارضة على التيار المناسب لتشغيل 
ليدات الرقم المطلوب عرضه وهو 1
ثانيا: ننتظر لحظة عن طريق إدخال زمن تأخير مناسب وليكن 10ms مثلا
ثالثا: نطفئ العارضة السابقة أيضا عن طريق اعطاء جهد صفر للطرف الموصل بالأنود الخاص بها.

نتابع بنفس الطريقة مع العارض رقم 1 ثم العارضة الاخيرة رقم 0 (التى تقع اقصى اليمين). سوف نلاحظ ان الميكروكنترولر سيتصرف كأنه مجموعة من السويتشات تتحكم وفق الترتيبات السابقة فى اشعال ليدات العارضة المناسبة فى الوقت المناسب

والدائرة التالية تبين كيفية توصيل الأربعة عارضات السباعية وطريقة تشغيلها يدويا باستخدام مفاتيح موصلة خلال مقاومات للحد من مرور التيار العالى لأطراف العارضات

وبالتوفيق للجميع

شاشات الإظهار ذات السبع قطع (العارضات السباعية) 7segments

العارضة السباعية أحادية الخانة عبارة عن عنصر الكتروني يتألف من عدد من الليدات وبالتحديد سبعة ليدات تم وضعها بطريقة تمكنها من إظهار الأرقام بشكل يمكننا من التعرف عليها وهى الأرقام العشرية العادية والمعروفة لنا (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) بالإضافة الى إمكانية إظهار الفاصلة (DP)

طريقة العارضة السباعية فى إظهار الأرقام من 0 الى 9 حسب إضاءة الليدات بناء على برمجة المشروع

 أنواع العارضات السباعية
لتقليل عدد الوصلات الى العناصر فان جميع الليدات تجمع من احد طرفيها فى مشترك . بذلك تقل الوصلات من 14 الى 8 . فاذا تم تجميع اطراف الانود معا سميت انود مشترك"common anode"  أما اذا تم تجميع اطراف الكاثود معا سميت كاثود مشترك "common cathode" . 

لذلك يوجد طريقتان لتغذية القطع(الليدات) . فان كانت من نوع الانود المشترك يتم توصيل الانود المشترك الى الجهد الموجب وكل قطعة تغذى بالجهد السالب على كاثودها . وفى حالة الكاثود المشترك فان الكاثود المشترك يوصل بطرف الجهد السالب ويتم تغذية كل قطعة بالجهد الموجب على انودها .

 عارضة أنود مشترك Common Anode 7-segment

عارضة كاثود مشترك Common Cathode 7-segment 

طريقة تشغيل عارضة سباعية من النوع أنود مشترك

1- اختيار القطع التى تكون الرقم
2- توصيل الآنود المشترك بالجهد الموجب
3- توصيل كاثودات القطع التى تكون الرقم المطلوب بالجهد صفر مع إضافة مقاومة حماية مناسبة

إظهار الرقم 7 على عارضة سباعية
المطلوب إظهار الرقم 7 على عارضة سباعية من النوع أنود مشترك .. لتحقيق ذلك يتم توصيل القطع (a,b,c) والتى تشكل الرقم 7 مع الارضى عن طريق مقاومة مناسبة، أما الانود المشترك فيتم توصيله بجهد 5V والصورة التالية توضح طريقة التوصيل

نموذج لطريقة توصيل العارضة السباعية مع الميكروكنترولر عمليا لإظهار الرقم 5 

وبالتوفيق للجميع

برمجة أحد أطراف منفذ الميكروكنترولر كمدخل

فى هذا الموضوع سوف نقوم بشرح طريقة برمجة طرف احد المنافذ كمخرج وذلك من خلال مشاهدة الفيديو التالى:

تتلخص فكرة المشروع فى اختيار مفتاح SW1 وتوصيله على احد أطراف المنفذ A وليكن الطرف RA0 عند تشغيل المفتاح يقوم المتحكم بإخراج جهد موجب قيمته + 5V على احد أطرافه الأخرى وليكن RB0هذا الجهد يمكن ان نشغل به اى جهاز او نتحكم بواسطته فى عنصر الكترونى آخر. يجب ملاحظة أن تشغيل المفتاح SW1 يؤدى الى ظهور جهد على خرج المتحكم وفى مشروعنا هذا على الطرف RB0 بالتحديد. ليكن هذا المشرع عبارة عن فلاشر بسيط اى انه مكون من مفتاح يقوم يتشغيل ليد.

وبالتوفيق للجميع

برمجة جميع أطراف منفذ الميكروكنترولر كمخارج

فى هذا الموضوع سوف نقوم بشرح طريقة برمجة جميع أطراف احد منافذ الميكروكنترولر كمخارج وذلك من خلال مشاهدة الفيديو التالى:

وبالتوفيق للجميع

برمجة أحد اطراف منفذ الميكروكنترولر كمخرج

كما هو معروف ان منافذ الميكروكنتزولر تتصف بأنها ثنائية الاتجاه bi-directional ports ، هذا يعني أننا يمكننا القيام ببرمجة أطراف اى منفذ لكى يكون منفذ إدخال او منفذ إخراج. 

فى هذا الموضوع سوف نقوم بشرح طريقة برمجة طرف احد المنافذ كمخرج وذلك من خلال مشاهدة الفيديو التالى:

وبالتوفيق للجميع

استخدامات الميكروكنترولر

الميكروكنترولر: يتكون من جزئين software & hardware يستخدم للتحكم في نظام معين عن طريق وضع البرنامج او ال software علي ic ‏ فبواسطته يتم التحكم في أي شيء وبمنتهى الدقة والسرعة , فملايين العمليات يمكن اجراءها في الثانية الواحدة.. 

يستخدم في معظم الأجهزة التي من حولنا بدءا من دارة التحكم بوظائف الشاشة التحكمية التي أمامك مرورا بدوائر التحكم الخاصة بالقرص الصلب و مشغل الأقراص الليزرية و متحكم بطاقة الشبكة و إنتهاءا بمتحكم لوظائف اللوحة الأم . وسنراه أيضا في جهاز التحكم بالتلفزيون وفي جهاز الفيديو وفي جهاز الإنذار ضد السرقة وفي علبة السرعة الإلكترونية للسيارة وفي نظام منع انغلاق المكابح وفي دارة الإنارة الأوتوماتيكية لإشارات المرور وكذلك نستطيع التحكم في سرعة المحركات و الأجهزة الكهربية , المصانع , المصاعد والكثير والكثير والقائمة طويلة جدا تكاد لا تنتهي .

ماهو الميكروكنترولر Microcontrollers MCU

الميكروكنترولر هو كومبيوتر تم تنفيذه (بناءه) فى دائرة متكاملة مفردة ( واحدة ) , و بالإضافة إلى المكونات الموجودة بالمعالج الدقيق ( الميكروبروسيسور ) فإن الميكروكونترولر يحتوى أيضا على بعض من المكونات المحيطية ( الطرفية ) وهى :
ذاكرات
مؤقتات
معدلات عرض النبضة (PWM)
محولات من تشابهى إلى رقمى (ADC)
محولات من رقمى إلى تشابهى (DAC)
وسائل ربط متوازى للدخل و الخرج Parallel I/O interface
وسائل ربط للإتصال المتتالى (المتسلسل) الغير متزامن (UART)
وسائل الربط للإتصال المتتالى المتزامن (SPI, 12C, and CAN)
متحكمات ذاكرات الوصول المباشر للذاكرة (DMA)

منذ بدء ظهور الميكروكونترولر فإنه يستخدم تقريبا في كل التطبيقات التي تتطلب قدرا من الذكاء, فهو يستخدم كمتحكم فى أجهزة العرض ، والطابعات ، ولوحات المفاتيح وأجهزة المودم ، وبطاقات شحن الهواتف والكومبيوتر الكفى والأجهزة المنزلية مثل الثلاجات والغسالات ، وأفران الميكروويف , كما أنه يستخدم للتحكم في تشغيل المحركات والآلات في المصانع , وواحدة من أهم تطبيقاته هو التحكم فى السيارات. لدرجة أنه فى السيارة الفخمة يمكن أستخدام أكثر من 100 ميكروكونترولر. واليوم فإن معظم المنازل بها واحدا أو أكثر من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والتى تعمل بالميكروكونترولر , ومنتجات من هذا النوع تسمى بالانظمة المتضمنة embedded systems.

المايكرو كونترولر - المفهوم الأساسي Microcontroller

ما هو المايكرو كونترولر وما هي وظائفه وأين يستخدم وما هي أنواعه وما هي الشركات التي قامت بتطويره والكثير من الأسئلة ستجدون الإجابة عنها . 

لا أظن أننا سنسمع اليوم كلمة تحكم صناعي أو ذكاء صناعي أو أتمتة أو روبوت دون أن نشتم رائحة المايكروكونترولر أنا شخصيا أظن أن هذا المدعو هو أفضل هدية يتلقاها مطورو الحلول التحكمية الالكترونية على الإطلاق وكما أظن فهو الآن ملاذ الكثيرين في إنجاز المهام الكبيرة التي كانت ترهبهم بل يرعبهم مجرد التفكير بإنجازها سابقا قبل ظهور هذا البطل .

وإن كان أحدكم يظن أنني أراه زورو الالكترونيات فلن يكون مبالغا فهذا المايكرو كونترولر أو المتحكم الصغري إذا أردنا أن نعربها بالشكل المقبول هو نظام متكامل ومجوعة كبيرة من الادوات محصورة في مساحة صغيرة جدا وبسعر أكثر من خيالي .

فالمايكرو كونترولر هو جهاز كومبيوتر متكامل محصور ضمن رقاقة صغيرة من أنصاف النواقل يقوم بنفس المهام التي يقوم بها جهاز الكومبيوتر حتى أنني أظن أننا يجب أن نعقد مقارنة بينهما إذا أردنا فهم المايكرو كونترولر بشكل جيد .

فالكومبيوتر هو جهاز الكتروني ( ليس بصغير ) مهمته التفاعل مع المستخدم البشري الذي هو نحن من أجل قراءة البيانات والمعلومات من وحدات الإدخال المتنوعة كلوحة المفاتيح والفأرة ومن ثم معالجتها ضمن وحدات المعالجة التابعة لهذا الكومبيوتر واستنتاج النتائج والإحصاءات ثم إظهار هذه النتائج على وحدات الإخراج التابعة لنفس الكومبيوتر مثل الشاشات والطابعات .

نأتي الآن للمايكرو كونترولر ونقول أنه رقاقة إلكترونية لونها أسود ( أصغر بكثير من الكومبيوتر الأبيض اللون الذي تجلسون أمامه الآن ) مهمته أيضا التفاعل مع مستخدمه وهو في هذه الحالة الجهاز الذي تم تركيب المايكرو كونترولر في داخله أي أن المستخدم الحقيقي له هو آلة وليس إنسان فالمايكروكونترولر يقوم بتجميع البيانات والمعلومات من الجهاز عبر وحدات الإدخال الخاصة به مثل أزرار التحكم و حساسات الحرارة أو الرطوبة أو الضغط أو الضوء أو خط الاتصال من أجهزة أخرى ثم يقوم بمعالجة قيم هذه البيانات والمعلومات في وحدة المعالجة الخاصة به ومن ثم يقوم بإظهار النتائج على وحدات الإخراج الخاصة به أيضا وهي البوابات التحكمية التي تقود الترانزستورات والحواكم وباقي الدارات الالكترونية في الجهاز .

وكما أنه يوجد في الكومبيوتر برامج خاصة يمكن برمجتها أو تغييرها لتتغير المهام التي يقوم بها الكومبيوتر فإنه للمايكرو كونترولر أيضا برنامج يمكن برمجته مسبقا في ذاكرة المايكرو كونترولر ليتصرف وفقا لتعليمات هذا البرنامج .

بعد هذا ربما يمكننا الوصول إلى تعريف للمايكرو كونترولر يبين ويختصر في نفس الوقت المفهوم الأساسي لهذا الإنجاز ويجعلنا مستعدين للتقدم في التعرف أكثر عليه .

فالمايكرو كونترولر : هو دارة الكترونية متكاملة تحتوي على معالج صغري داخلي وذاكرة داخلية قابلة للبرمجة لتخزين البرنامج التحكمي فيها وذاكرة أخرى لمعالجة البيانات كما أنها تحتوي على بوابات إدخال وإخراج البيانات والأوامر التحكمية كما وقد تحتوي على أدوات أخرى كالمحولات الرقمية التشابهية وبالعكس وعلى مقارنات الجهد ومكبرات العمليات و مولد نبضات الساعة والعدادات والمؤقتات وغيرها .

استخدامات المايكرو كونترولر : يستخدم هذا البطل في معظم الأجهزة التي من حولنا بدءا من دارة التحكم بوظائف الشاشة التحكمية التي أمامك مرورا بدارات التحكم الخاصة بالقرص الصلب و مشغل الأقراس الليزرية و متحكم بطاقة الشبكة وانهاء بمتخكم وظائف اللوحة الأم . وسنراه أيضا في جهاز التحكم بالتلفزيون وفي جهاز الفيديو وفي جهاز الإنذار ضد السرقة وفي علبة السرعة الالكترونية للسيارة وفي نظام منع انغلاق المكابح وفي دارة الإنارة الأوتوماتيكية لإشارات المرور والقائمة طويلة جدا تكاد لا تنتهي .

ومن أشهر الشركات التي قامت بتطوير وتصنيع المايكروكونترولر : 

انتل INTEL
أتمل ATMEL
سوني SONY
مايكروشيب MICROSHIP
توشيبا TOSHIBA
إن إي سي NEC
والكثير غيرهم .

بقي أن نذكر إن هناك فئتين أساسيتين للمايكروكونترولر من الناحية الوظيفية الفئة الأولى هي فئة الأغراض العامة وهي الأنواع التي يمكن برمجتها للقيام بأي نوع من المهمات طالما كان في نطاق قدرتها من حيث الإمكانية وليس النوعية كالمتحكمات العامة التي يمكن استخدامها في جهاز الانذار أو بطاقة الربط أو التحكم بالإنارة وهناك النوع الثاني وهي المتحكمات ذات الوظائف الخاصة والتي بنيت لتنجز مهام من نوع مخصص مع إمكانية برمجتها للتحكم بسر العمل في إنجاز هذه المهام مثل المتحكم الخاص بفك تشفير MP3 مثلا .

ويجب علينا أن ننوه أن المايكرو كونترولر كمصطلح لا يمكن أن يطلق على أي دارة الكترونية متكاملة بل يجب أن تتميز هذه الدارة بأن تحتوي على وحدة معالجة داخلية وأنه يمكن التحكم بسير عملها من خلال برنامج تتم برمجته . 

بقي علينا أن نقول لفنني الصيانة أنه لا يكفي لصيانة جهاز الكتروني يحتوي على مايكرو كونترولر مخرب أن نقوم باستبداله بواحد جديد بل يجب علينا أيضا ان نحمل البرنامج الذي كان في المايكرو كونترولر القديم في الجديد حتى يعمل الجهاز .