Bu deneyde
8085 mikroişlemci seti üzerinde uygulamalr yapılırken ; mikroişlemcilerin
kullanım alanlarını, programlama metotlarını, bunların kullanılabilirliklerini,
ve adım, doğru akım motorlarının, rölelerin ve selenoidlerin kontrolünde
mikroişlemcilerin yerini ve kullanımını görmektir. Böylece mikroişlemcilerin
basit kontrol tekniği öğretilerek onların makine mühendisliğinde karşılaşılacak
uygulamalarda kullanılması hedeflenmektedir.1) GİRİŞ:
Bilgisayarlar veri (data) alıp, işleyen ve bilgiye
(information) dönüştüren elektronik cihazlardır. Bilgisayarlar temelde veri
işleyen makinelerdir.
Bilgisayarların veri işlemede kullandıkları temel
işlemler yalnızca şunlardır:
· Veri girişi (Input)
· Dört temel aritmetik işlem
· Mantıksal işlemler
· Veri çıkışı (Output)
· Veri saklama (Storage)
Yukarıdaki işlemler bilgisayarların donanım
birimlerince yerine getirilmektedir. Örneğin, veri girişi (input) birimlerince
yapılmakta, ve sonuçlar bilgisayardan çıkış (output) birimlerince alınmaktadır.
BİLGİSAYARLARIN SINIFLANDIRILMASI:
Bilgisayarlar çalışma ve bilgiyi saklama şekline
göre analog ve sayısal (dijital) olarak sınıflandırılırlar. Analog kavrama
örnek olarak akrep ve yelkovanın durumlarına göre zamanın ölçüldüğü saat veya
haznesindeki civanın çıkacağı en yüksek noktaya göre vücut ısısının
belirlendiği termometre gösterilebilir. Analog bilgisayarlarda benzer prensiple
çalışırlar. Veri miktarı bu tip bilgisayarlarda rezistanslar, transistorlar,
transformatörler gibi birimlerde veri büyüklüğüne göre fiziksel olarak
saklanır. Sayısal bilgisayarlara ise veri, ikili sayı düzenine göre 0 ve 1
(bit) kombinasyonları ile sayısal olarak saklanmaktadır. Sayısal saat veya
termometreyi analog benzerleri ile karşılaştırarak bu iki çeşit bilgisayar
arasındaki farkı görebiliriz.
MERKEZİ İŞLEM BİRİMİ-MİB (CENTRAL PROCESSING
UNIT-CPU):
Bu birim bilgisayarın beyin bölümü olup
mikroişlemci olarak adlandırılır. Mikroişlemciler işlevleri bakımından 3 ana
gruptan oluşur:
· Denetim birimi
· Aritmetik mantık birimi
· Ana bellek
Denetim birimi işlemlerin sırasını belirler ve
ayrıca aritmetik mantık birimindeki (AMB) işlemlerin yerine getirilmesi için
gerekli hazırlıkları bitirir. Mikroişlemcilerde komutları ve verileri tutmakla
görevli az sayıda ama hızlı yazmaçlar (registers) bulunur. Modern
bilgisayarların ana çalışma prensibi saklanmış programlamadır. John von
Neuman’ca düşünülmüş bu prensibe göre, bilgisayar komutları ve üzerinde işlem
yapılacak veri, komut işlenmeden önce bilgisayarın ana belleğinde bulunmalıdır.
Denetim birimi işleyeceği komutu önce adres yazmacına getirir, sonra komutun
şifresini çözerek bölümlerine ayırır ve daha sonrada AMB’ne vereceği bir emirle
komutun yerine getirilmesini sağlar. Bu süreç komutu AL-ÇÖZ-İŞLE
(FETCH-DECODE-EXECUTE) gibi üç aşamalı olup MİB’in komut işleme döngüsünü
oluşturur.
AMB’de bulunan yazmaçlardan biriside toplaçtır.
Temel aritmetik işlemler sırasındaki sonuçlar bu yazmaçta toplanır. AMB’de dört
işlem (toplama, çıkarma, çarpma, bölme) ile mantıksal işlemler yapılır.
Bir mikroişlemcide, sistemdeki işlemleri izlemek
üzere vurum (pulse) yaratan bir ana saat bulunmaktadır. Bu ana saatin saat
vurum sıklığı (clock rate) bilgisayar komutlarının işlenme hızını
belirler. Mikroişlemcinin bir komut işleme döngüsünü bitirme zamanı Megahertz
(MHz-Saniyedeki milyon döngü sayısı) ile ölçülür.
Mikroişlemcinin saniyede işleyebileceği bit sayısı
o işlemcinin sözcük büyüklüğünü göstermektedir. Buna göre 32-bitlik bir işlemci
bir defada 32-bitlik veriyi işleyebilmektedir.
Mikroişlemci içerisindeki veri hareketi veri yolu
(DATA BUS) ile sağlanmaktadır. 32-bitlik bir işlemcideki veri yoluda genellikle
32-bitlik olmaktadır. Buna göre 32-bitlik (4 byte) bir veri bir defada bir
yerden diğer bir yere taşınabilmektedir. Eğer veri yolu kapasitesi 16-bit ise,
o zaman taşıma iki defada yapılacak ve işlem hızı artacaktır.
ANA BELLEK (PRIMARY MEMORY-RAM) :
Bu birimde verileri ve komutları saklayan bellek
gözleri bulunur. Bu gözelerin her biri adreslenebilme özelliği taşır. Yani,
mikroişlemciler, sakladığı komutun ve verinin bulunduğu yerin adresini (sayısal
olarak) bilmektedir. Ana bellek bir matris gibi düşünülebilir. Matris öğelerine
ulaşırken kullanılan yönteme benzer bir şekilde göze adresleri hesaplanmakta ve
doğrudan o adres bölgelerine erişilebilmektedir.
Ana bellek geçici bellektir. Komutların yada
programların işlenmesi bitirildiğinde , kullanıldığı bellek yerleri ya silinir
yada başka bir komuta yerini bırakır.
Bilgisayarların ana bellek kapasiteleri için belli
birimler kullanılmaktadır. En küçük bellek birimi BIT (BInary digiT)’dir. Bir
bit’de 0 (off) veya 1 (on) bilgisi saklanabilir bitlerin yan yana gelmesinden
daha büyük bellek birimleri ortaya çıkmaktadır. Örneğin 8 bit yan yana
geldiğinde, 1 BYTE6 oluşur.
Bir Byte’lık bir bellekte bir simge (harf, işaret, rakam gibi) saklanabilir.
Birden çok Byte bir araya gelirse sözcük elde edilir.
1 KByte = 1024 Byte
1 MByte = 1024*1024 Byte = 1.048.576 Byte
1GByte = 1024*1024*1024 =1.073.741.800 Byte
1)RAM(RANDOM ACCESS MEMORY):
Bu bellekte verilere erişim ve veri
saklama çok hızlıdır. Ancak Ram uçucudur. Ram’lar yongalar şeklinde
satılmaktadır. Günümüzde KB’lerinde en az Ram büyüklüğü 8MByte olup,
istenildiğinde bellek kapasitesine eklemelerle artırmak olasıdır. Ram büyüdükçe
yazılımları kullanım alanlarında rahatlık sağlanır ve dolaylı olarak
yazılımların daha hızlı çalışması sağlanır.
2)DRAM(DİNAMİK RAM) VE SRAM (STATİK RAM) :
Bunlar Ram teknolojisindeki gelişmelere
paralel olarak piyasaya sürülmüş iki yarı iletken bellek türüdür. SRAM, DRAM’e
göre daha hızlı ve daha pahalıdır.
3)ROM(READ ONLY MEMORY) :
Bu bellekteki bilgiler yalnızca
okunabilmektedir. Bilgisayarın ilk açıldığındaki ön yükleme sürecinde KB’nin
ROM’undaki komutlar kullanılarak bilgisayar kullanıma hazır duruma
getirilmektedir.
4)PROM (PROGRAMMABLE ROM) :
Bu çeşit ROM’lar özel amaca yönelik
işlemleri yaptırabilecek ve isteğe bağlı hazırlanmış (programlanmış)
belleklerdir.
5)EPROM(ERASABLE PROM):
EPROM’lar silinebilir PROM’lar olup,
zaman içerisinde üretici firmaya götürülüp isteğe bağlı olarak
programlanabilmektedir.
6)INTERFACE: Mikroişlemcilerin dış dünyayla ve
diğer elemanlarla bağlantısının sağlanması olayıdır.
7)BUS: Bilgilerin bir yerden başka bir yere
taşınması için kullanılan veri yollarına denir.
APPLIC SERİLERİ:
APPLIC 3: Bu modül bir çıktı soketi ve 8 yük
sürücüsüyle, 8 özel ana bellekli giriş soketinden oluşmaktadır. APPLIC 3
led’lerin, rölelerin, DC motorların, adım motorlarının, selenoidlerin, işaret
ve ses cihazlarının, mikro anahtarların okunmasını, düğmelerin, sınır
anahtarlarının ve foto-transistörlerin mikroişlemciye bağlanmasını sağlar.
APPLIC 4: Bu modül bir adet 8 kanallı
analog-dijital dönüştürücüye ve bir adet tek kanallı dijital-analog
dönüştürücüye sahiptir. APPLIC 4 değişik sensörlerden gelen voltaj, akım,
sıcaklık, nem gibi sinyallerin okunmasını sağlar. Analog sinyal ikili
bilgisayar çıktısına dönüştürülür. 4-20mA akım üreten endüstriyel sensörlerden
gelen sinyaller de modüle bağlanabilir. APPLIC 4 tarafından kontrol edilebilecek
parçalar; DC motorlar, lamba, foto-transistör, termistör vb. dir ve bu
elemanlar APPLIC 41 olarak adlandırılan modülün içerisinde bulunur.
DENEY 1:
DOĞRU AKIM MOTORUNUN KONTROLÜ:
Bu deneyde 8085 mikroişlemci kullanarak bir doğru
akım motorunun kontrolü ele alınacak ve bir DC motorunun mikroişlemci setimizin
çıkış portu üzerine nasıl bağlandığını, yazılan programları ve DC motorunun
dönme hızının ve dönme yönünün nasıl değiştirileceğini gördük. DC motorlar
doğru akım kaynağından gelen güçle çalışırlar. DC motorlar genelde yüksek
hızlarda çalışırlar ancak yüksek hızların istenmediği yerlerde dişliler
kullanılarak bu motorların hızları düşürülür, bizde bu deneyde bir mikroişlemci
sayesinde motorun hızında değişikliği bir dişli sayesinde değil de mikroişlemci
sayesinde voltajı değiştirerek yapacağız. Bu işlemi motorun içerisinde sarımlar
üzerinden geçen akımın yönünü değiştirerek motorun yönünü de
değiştireceğiz.motor mikroişlemcinin çıkış portuna bağlanır buda APPLIC-3
serisi ile bağlanır.
TARTIŞMA VE SONUÇLAR:
1) DC motorları mühendislikte çok geniş alanda
kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları şunlardır ;
· No-frost buzdolapları.
· Otomatik arama yapabilen televizyonlar.
· Kumanda kontrollü dış ünitesi(çanak anten
kısmı) ayrı yerlerde olan uydu anten setlerinde çanak antenin yönünü çevirmek
için.
· Çamaşır ve bulaşık makinelerinde.
· Tavan vantilatörlerinde.
· Dikiş makinelerinde.
2) Dişli çarklar, döner mafsallar veya yüksek
eleman çiftlerinin ve uzuvların kullanılmasıyla istenilen hareketler
sağlanabilir.
3) Mikroişlemcilerin yaptıkları komplike işlemleri
eğer mekanizmalar veya dişliler sayesinde yapmak bazı hallerde çok zor hatta
imkansız seviyede olabilir. Ayrıca yapabil sekte şartlara göre çok büyük
mekanizmalar oluşabilir buda maliyetin yüksek olmasına neden olur.
Kullanacağımız malzemeyi temin etmek ve kalitesini de arttırmak zorunda da
kalabiliriz. Ayrıca mikroişlemcilerle aynı hassasiyette bir mekanizma üretmemiz
biraz zor olacaktır.
DENEY 2:
ADIM MOTORUNUN KONTROLÜ :
Bu deneyde de DC motorda olduğu gibi amaç 8085
mikroişlemci kullanarak adım motorunun sisteme bağlanmasını, yazılan
programları ve motorun dönme hızını ve yönünün nasıl değiştiğini görmektir.
Adım motorları daha önceden belirlenen adımlarla çalışırlar. Çalışma esnasında
her adımdan sonra kilitlenirler. Motorun kaç adım çalışacağı ve bu motorun
hassas açılarda çalışacağı kontrol edilebilir. Bu motorlar daha çok otomasyon
ve robot uygulamalarında kullanılırlar. Bu deneyde de motoru APPLIC-3 serisi
sayesinde mikroişlemcinin çıkış portuna bağlanmıştır ve yazacağımız programla
motorun dönme yönünde ve dönme hızında değişiklikler yapacağız.
TARTIŞMA VE SONUÇLAR :
1)Yukarıda belirttiğimiz gibi otomasyona uygun
yerlerde ve robot uygulamalarında kullanılırlar. Örnek olarak ;
· Kola şişelerinin kapaklanması ve dolumun da
kullanılan sistem.
· Paketleme işlemlerinde
· Düzenli olarak yapılan kesme işlemlerinde
2)Elle kontrol yapıyorsak her türlü switchler,
düğmeler olabilir. Ayrıca zamanlama kayışları kullanılabilir, bekletmeli
mekanizmalar, dişliler olabilir.
3)DC motorları adım motorlarına göre çok yüksek
hızlarda çalışmaktadırlar bu nedenle bu tip motorları durdurmak zor olabilir bu
tip motorlarda sürtünmede olabilir. Adım motorlarında ise her adımdan sonra
kilitlenme gerçekleştiğinden bu tip motorlar yavaş çalışır bu nedenle bu
motorların durdurulması kolay olur.
DENEY 3:
DİJİTAL-ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜLER :
Dijital-Analog tipi çevricilerin girişinden
uygulanan dijital bir sinyali bu sinyalin seviyesine uygun analog (linear
değişen bir sinyale) çeviren devredir. D/A çevriciler kısaca DAC olarak
da söylenir. Dijital konverterlere gerilim veya akım genellikle paralel formda
uygulanır. Girişe uygulanan işaret dijital koda uygun sayı bitleri şeklindedir.
Popüler çeviriciler 4 ile 18 bit girişlidirler. DAC devreleri iki tipte
düzenlenir. DAC çarpma devresi ise değişken referans değerini alan bir
devredir.
Dijital bir sinyal ona eşdeğer analog bir sinyale
çevrilirken temel problem n sayıda gerilim seviyesine sahip dijital bir
gerilimi, bir tek eşdeğer analog gerilime çevirmektedir. Bu işlem en kolay iki
tabanlı sayıların bir direnç devresinde bu sayıların değerlerine eşit dijital
gerilimlere çevirmeyle yapılır.
Bunu bir örnekle daha iyi anlaşılır halde açıklamaya
çalışırsak. Örneğin 0-7 arası 10 tabanlı sayılar 000’dan 111’e kadar 3
basamaklı iki tabanlı sayılarla açıklanır. 000 sayısı 0 volt ve 111 sayısının
+7 volt’ eşit olduğunu düşünelim. Böylece 0 ile 7 arasındaki her sayı 0V ile 7V
arasında 1er volt arayla değişen analog değerlere eşit olurlar. Burada 111
sayısı için 7V un seçilmesi bütün sayılarda elde edilen gerilimleri tam değerde
elde etmek içindir. Böylece 001’den 111’e kadar sıralanan 7 sayı farklı
seviye ile tarif edilir ve elde edilen analog sinyal 7 basamaklı bir sinyal
olur.
Sırasıyla her sayı basamağında elde edilen
gerilimler şöyle hesaplanır;
001 sayısında 7*1/7=1V
010 sayısında 7*2/7=2V
011 sayısında 7*3/7=3V
100 sayısında 7*4/7=4V
101 sayısında 7*5/7=5V
110 sayısında 7*6/7=6V
111 sayısında 7*7/7=7V
GENEL SORULAR VE TARTIŞMA :
g) otomatik jeneratörler, bazı alarma sistemleri,
CNC tezgahları, video sürücülerde, kameralarda, klimalarda, televizyonlar,
çamaşır makinelerinde, bulaşık makinelerinde, buzdolaplarında, araba
sistemlerinde.
