ما هو الميكروكنترولر؟

لقد لعب الميكروكنترولر دورًا محوريا في الثورة التكنولوجية التي شكلت الحياة الرقمية الحديثة التي نعيشها اليوم، فالمتحكمات الدقيقة صغيرة الحجم، ومتعددة الإستعمالات ورخيصة السعر، إضافة لكل هذا فهي سهلة البرمجة والتركيب في الدوائر الإلكترونية ليس من قِبَل المهندسين الإلكترونيين المحترفين فقط بل من قِبَل الهواة والطلبة الجامعيين أيضًا.

سنتعرف من خلال أسطر هذه المقالة على ماهية الميكروكنترولر وسنقوم بتعريفه، كما سنقوم كذلك بشرح الدور الذي تلعبه المتحكمات الدقيقة في التصميم الإلكتروني ومالذي يجعل منها شيئا مميزًا وقيمًا بين أقرانها داخل الدائرة الكهربائية.

ما هو الميكروكنترولر؟

الميكروكنترولر عبارة عن دائرة مدمجة (IC) تُستخدم من أجل التحكم في أجزاء أخرى من نظام إلكتروني، غالبا بواسطة معالج دقيق (microprocessor)، وذاكرة وبعض الأجهزة المحيطية (peripherals) الأخرى. تكون المتحكمات الدقيقة محسنة من أجل تطبيقات الأنظمة المدمجة التي تتطلب معالجة سريعة للبيانات وتجاوبًا مع العناصر الرقمية والثماتلية والإلكتروميكانيكية.

يُعتبر الميكروكنترولر اسمًا على مسمى، فالجزء الأول من اسمه "ميكرو" يُشير إلى صغر حجمه بينما الجزء الثاني "كنترولر" يُشير إلى قدرته المثالية على القيام بمهام التحكم.

بعبارة أخرى وبصورة أبسط نستطيع القول بأن الميكروكنترولر أو المتحكم الدقيق عبارة دائرة مدمجة (integrated circuit) تضم جميع العناصر الأساسية للكمبيوتر، أي أن هذه الدائرة المدمجة تحتوي على وحدة معالجة مركزية (central processing unit CPU)، ذاكرة قراءة فقط (read only memory ROM)، ذاكرة وصول عشوائي (random access memory RAM)، مولد نبضات (clock) وواجهة المدخلات والمخرجات (I/O interface).

مكونات الميكروكنترولر:

كما تعلمنا من خلال الفقرة السابقة فإن الميكروكنترولر يتكون من وحدة معالجة مركزية، وذاكرة قابلة للقراءة فقط، وذاكرة وصول عشوائي، ومولد نبضات وواجهة المدخلات والمخرجات.

• وحدة المعالجة المركزية: تقوم بإجراء العمليات الحسابية وإدارة تدفق البيانات.
• الذاكرة الغير المتطايرة: وظيفتها هي تخزين البرنامج الذي قمنا برفعه إلى الميكروكنترولر، حيث أن هذا البرنامج هو من سيُملي على وحدة المعالجة المركزية ماذا تفعل.
• الذاكرة المتطايرة: وتُعرف كذلك باسم ذاكرة الوصول العشوائي، وهي تفقد محتواها بمجرد قطع التيار الكهربائي عنها لذا فهي تُستعمل من أجل التخزين المؤقت للبيانات.
• الأجهزة المحيطية: نستعمل هذه الكلمة لوصف جميع العناصر التي تساعد الميكروكنترولر في التواصل مع وسطه الخارجي، نذكر من بين هذه العناصر على سبيل المثال لا الحصر: محولات الإشارة، ومولد النبضات وواجهة المدخلات والمخرجات.

أين يتم إستخدام الميكروكنترولر (المتحكمات الدقيقة)؟

يتم إستخدام المتحكمات الدقيقة في الأنظمة المدمجة، بمعنى آخر يتم إستخدامها في الأجهزة التي تمثل إندماج الكيانين العتادي (Hardware) والبرمجي (software) وهذه بعض الأمثلة: الثلاجات، الغسالات، السيارات، الروبوتات، الأجهزة الطبية وغيرها الكثير من الأجهزة.

لماذا نستخدم المتحكمات الدقيقة؟

تُستخدم المتحكمات الدقيقة من أجل أتمتة بعض المهام في الأنظمة المدمجة، ومن بين الأسباب الرئيسية التي تقف خلف شهرة هذه الدوائر المدمجة هي قدرتها على جعل التصميم أخف وزنا وأقل حجما مقارنة مع التصاميم التي تستخدم وحدة معالجة مركزية، ذواكر خارجية ووحدات إدخال وإخراج.

ما هي التصنيفات المختلفة للمتحكمات الدقيقة؟

هناك العديد من المتحكمات الدقيقة المتوفرة في السوق والمصنعة من قبل شركات مختلفة مثل Microship، Atmel، Texas Instruments والعديد من الشركات الأخرى.

تقوم هذه الشركات بتصنيع عدة أنواع من المتحكمات الدقيقة ولكل منها طبعا مميزات وعيوب وتختلف فيما بينها فيما يلي: حجم الذاكرة القابلة للبرمجة، عدد المدخلات والمخرجات، السرعة، الفولطية ...الخ

وصلنا إلى نهاية هذه المقالة ولكن قبل أن نودعكم دعونا نلخص ما تطرقنا إليه، المتحكمات الدقيقة هي نوع من الحواسيب الصغيرة جدا المصممة من أجل أداء مهمة محددة داخل الأنظمة المدمجة، لهذه الدوائر المدمجة عديد الخصائص المتباينة والمختلفة فيما بينها، لديها أهمية بالغة ومجالات إستخدامها واسعة أو بالأحرى غير محدودة فهي تُستخدم في جميع الأجهزة التي نراها من حولنا اليوم.