نحوه لحیم کردن IC های SMD بر روی فیبر مدار

احتمالا هر کسی برای پروژه خودش نیازمند استفاده از قطعات SMD بوده تا فضای کتری رو برای فیبر و مدارش مصرف کنه(یا هر دلیل دیگه):
من خودمم دنبال روشی برای این کار بودم تا ایسی های میکرو رو روی فیبر مدار چاپی لحیم کنم.
که به این نتیجه رسیدم امیدوارم مفید واقع شده باشه)


در شکل های زیر مراحل لحیم کاری IC های SMD که مانند mega32 و mega64 دارای فاصله پایه های کافی هستند، نمایش داده شده است:

1- ابتدا قطعات روی فیبر لحیم می شود. سپس بوسیله ابزار مناسب روی محل پایه ها روغن لحیم پخش می شود. روغن لحیم باید حتما از جنس مرغوب باشد و فاقد ذرات براده و فلز باشد.


2- بوسیله هویه SMD و قلع مرغوب محل پایه ها قلع کاری می شود تا کاملا حالت برجسته پیدا کند و پایه IC بتواند در داخل قلع قرار بگیرد.



3- بوسیله بنزین و مسواک، زیر برد شستشو داده می شود.



4- بوسیله ابرهای اسفنجی و در حالتی که هنوز بنزین تبخیر نشده، با فشار زیاد روی سطح برد کشیده می شود تا سطح از روغن لحیم و بنزین و ذرات ریز پاک شود.



5- IC مورد نظر در محل خود تنظیم می شود و ابتدا یکی دو پایه آن از طریق فشار دادن پایه در محل خود با هویه و فرو رفتن در قلع موجود محکم می شود. بعد از اطمینان از قرار گرفتن IC در محل خود، کلیه پایه ها به همین ترتیب روی قلع فشار داده می شوند. صحت تنظیم قطعه در این مرحله بسیار مهم است و معمولا اگر در مرحله اول که یک یا دو پایه محکم می شود، تنظیم درستی انجام نشده باشد، می توان با قرار دادن هویه اتصال را باز کرد و مجددا از نو تنظیم کرد. همچنین برای محکم تر شدن پایه ها می توان از قلع با قطر کم استفاده کرد و یک لحیم کاری کوچک را برای هر پایه انجام داد. هویه در این حالت مانند کاردک نقاشی باید عمل کند و قلع را روی پایه پخش کند. اگر احتمالا دو پایه بصورت ناخواسته به هم بچسبند از طریق قلع کش مناسب می توان آن را بر طرف نمود.



6- در این مرحله باید یک شستشوی مجدد با بنزین و مسواک انجام شود. از نکات مهم در این مرحله، خارج کردن مخلوط بنزین و روغن لحیم موجود در زیر قطعه است که می تواند از طریق فوت کردن با شدت انجام شود. این مرحله شستشو و فوت کردن و پاک کردن با ابر می تواند برای اطمینان دو سه بار انجام شود.
7- مرحله آخر که بسیار مهم است این است که با یک سوزن تیز، بین پایه های قطعه کشیده شود تا اگر احتمالا ارتباط و هدایتی بین پایه های مجاور هست، از این طریق برطرف شود. معمولا اشکالاتی که در از کار افتادن اسیلاتور میکروکنترلرهای SMD بوجود می آید، با دقت در این مرحله و مرحله قبل برطرف می شود.
البته مراحل ذکر شده فقط یکی از روش های ممکن است و هدف پیشنهاد یک شیوه لحیم کاری با کمترین هزینه و تنها با استفاده از هویه و قلع و روغن لحیم بوده است.

منبع: alma-electronic.ir

جدول توان مصرفی دستگاه های برقی

دستگاه های متفاوت برقی دارای توان مصرفی متفاوتی هستند، که معمولا به عنوان "مصرف دستگاه" شناخته می شود. سعی کنید اگر میخواهید مرکز تعمیرات راه اندازی کنید و یا برای سیم کشی مکانی اقدام کنید حتما توان مصرفی دستگاهها را محاسبه کنید. بررسی این کار بعهده کسی است که سیم کشی انجام میدهد. همچنین آگاهی از مصرف برق لوازم باعث میشود که بتوانیم بهتر از آنها در کاهش مصرف برق بکار ببریم.

مصرف لوازم برقی

برای انتخاب بهترین یو پی اس ، بهترین آمپر باتری یوپی اس و همچنین انتخاب پنل خورشیدی در برق خورشیدی نیاز است تا توان دستگاه های مصرفی مشخص شود و مجموع آنها در فرمول های مربوطه قرار گیرد . برای آگاهی از فرمول های محاسباتی می توانید انتخاب یو پی اس و باتری را مطالعه کنید. توان مصرفی با واحد وات مشخص می شود که اغلب بر روی برچسب دستگاه برقی ذکر شده است ، در صورتی که این عدد به صورت مستقیم نباشد از حاصل ضرب جریان ( واحد آمپر A ) در ولتاژ ( V ) می توان به این عدد رسید. در جدول زیر توان مصرفی برخی از دستگاه ها ذکر شده است :

نام دستگاه	مصرف (وات)
هیتر هوای گرم	700
شارژر موبایل	10
مودم	50
کامپیوتر با مانیتور	250
لپ تاپ	45
اسکنر	40
سوئیچ شبکه	100
سوئیچ شبکه 24 کانال	150
پرینتر لیزری	450
پرینتر جوهرافشان	250
پرینتر لیزری سه کاری	700
سرور بزرگ	2200
سرور کوچک	1200
یخچال 12 فوت	280
یخچال 16 فوت	350
یخچال 20 فوت	420
لامپ کم مصرف	30
لامپ مهتابی	60
لامپ هالوژنی	150
لامپ رشته ای معمولی	100
دستگاه فتوکپی	1500
تلویزیون معمولی 21"	150
تلویزیون LCD سایز 40"	120
تلویزیون LED سایز 40"	100

محاسبه توان مصرفی لوازم برقی

شما می‌توانید برای تعیین انرژی مصرفی یک دستگاه از این فرمول استفاده کنید:
مصرف کیلووات ساعت در روز 1000÷ تعداد ساعات مصرفی در روز × مقدار وات
یک کیلووات = 1000 وات

رقم فوق را در تعداد روزهائی که از دستگاه در طول سال استفاده کرده‌اید ضرب کنید. سپس می‌توانید با ضرب کردن تعداد کیلووات ساعت در سال در نرخ کیلووات ساعت برق محل خود، هزینه سالیانه برق مصرفی دستگاه خود را محاسبه کنید.
توجه: برای تعیین تعداد ساعت‌هایی که یخچال با ماکزیمم مقدار وات کار می‌کند، مجموع ساعاتی که یخچال به برق وصل است بر عدد سه تقسیم کنید. اگرچه یخچال همیشه روشن است ولی برای حفظ درجه حرارت یا در داخل آن موتور یخچال روشن و خاموش می‌شود.

مصرف برق لوازم

مثال 1= فن پنجره:
کیلووات ساعت 96=1000÷ (120 روز در سال × 4 ساعت در روز × 200 وات)

مثال 2: کامپیوتر شخصی و مانیتور:
394 کیلووات ساعت= 1000÷ (365 روز در سال × 4 ساعت در روز × 150 + 120 وات)

مقدار وات:
شما می‌توانید مقدار وات اغلب لوازم خانگی را در پائین یا پشت آنها یا بر روی پلاک برنجی آنها نگاه کنید. مقدار وات نوشته شده حداکثر مقدار برقی است که دستگاه شما دریافت می‌کند. چون تعداد زیادی از لوازم خانگی دارای دامنه تنظیم‌های مختلف هستند (مثلاً ولوم رادیو) مقدار واقعی برق مصرفی به درجه تنظیم مورد استفاده آن بستگی دارد.
در صورتی که مقدار وات روی دستگاه نوشته نشده باشد، شما می‌توانید با پیدا کردن جریان (به آمپر) و ضرب کردن آن در ولتاژ مصرف شده توسط دستگاه مقدار وات را تعیین کنید. اغلب لوازم خانگی در آمریکا از برق 120 ولت استفاده می‌کنند. لوازم خانگی بزرگتر مانند خشک‌کن لباس، اجاق خوراک پزی برقی از برق 240 ولت استفاده می‌کنند. آمپر دستگاه ممکن است روی آن در محل وات نوشته شده باشد. در غیر اینصورت از یک آمپرسنج با گیره استفاده کنید و با اتصال گیره به یکی از دو سیم دستگاه جریان آنرا اندازه‌گیری کنید. شما می‌توانید این نوع آمپرسنج را از فروشگاههائی تهیه کنید که تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی می‌فروشند؛ در حالیکه دستگاه روشن است مقدار جریان را از روی صفحه نشان دهنده آمپرسنج بخوانید.
در هنگام اندازه‌گیری جریان موتور دستگاه توجه کنید که آمپرسنج حدود مقدار جریان را در اولین ثانیه‌ای که موتور شروع به کار می‌کند سه برابر بیشتر از زمانی که به آرامی کار می‌کند نشان می‌دهد.

تعداد زیادی از لوازم خانگی هنگامی که کلید آنها خاموش می‌شود مقدار کمی برق مصرف می‌کنند. این شرایط را اصطلاحاً بارهای فانتوم Phantom می‌گویند که در اغلب لوازم برقی مانند تلویزیون، سیستم استریو، کامپیوتر و لوازم آشپزخانه وجود دارد. اغلب بارهای فانتوم، مصرف انرژی لوازم برقی را چندین وات ساعت افزایش می‌دهند. برای جلوگیری از جریان یا بیرون کشیدن دو شاخه دستگاه از داخل پریز، برق دستگاه را به طور کامل قطع کنید.

مقدار وات لوازم خانگی

چند نمونه مقدار وات لوازم خانگی به قرار زیر است:

• آکواریم= 1210-50 وات
• رادیو ساعت دار= 10 وات
• قهوه ساز= 1200-900 وات
• ماشین لباسشوئی= 500-350 وات
• خشک‌کن لباس= 5000-1800 وات
• ماشین ظرفشوئی= 2400-1200 وات (استفاده از سیستم خشک‌کن مصرف انرژی را در حد قابل توجه افزایش می‌دهد.)
• دستگاه ضد رطوبت= 785 وات
• پتو برقی یکنفره/ دو نفره= 60/100 وات
• پنکه
• پنکه سقفی= 175-65 وات
• فن داخل پنجره= 250-55 وات
• فن دیگ= 750 وات
• فن کل خانه= 750-240 وات
•  سشوار یا موخشک کن= 1875-1200 وات
• بخاری برقی (قابل حمل)= 1500-750 وات
• اتوی لباس= 1800-1000 وات
• اجاق ماکروویو= 1100-750 وات

مصرف برق لوازم کامپیوتری

کامپیوتر شخصی

• CPU فعال/ غیرفعال = 120/30 وات یا کمتر
• مانیتور فعال/ غیرفعال= 150/30 وات یا کمتر
• نوت بوک= 50 وات
• رادیو (استریو)= 400-70 وات
• یخچال (ضد برفک، 16 فوت مکعب)= 725 وات
   

تلویزیون (رنگی)

• 19 اینچ= 110-65 وات
• 27 اینچ = 113 وات
• 36 اینچ= 133 وات
• 53- 61 اینچ= 170 وات
• تلویزیون صفحه تخت 120 وات
• توستر= 1400-800 وات
• وی سی آر/ دی وی دی= 21-17  25-20 وات
• جارو برقی= 1440-1000 وات
• آبگرمکن 40 گالنی= 5500-4500 وات
• پمپ آب چاه عمیق= 1100-250 وات

بنابراین یک کیلوات ساعت معادل است با :

 مصرف یک لامپ معمولی 100 وات در 10 ساعت 
مصرف یک لامپ فلورسنت بلند ( مهتابی)در20 ساعت
 مصرف یک لامپ کم مصرف در 40 ساعت 
مصرف یخچال معمولی در 24 ساعت 
مصرف فریزر بزرگ در 12 ساعت
مصرف یخچال ویترینی ( متوسط) در 12 ساعت 
 مصرف جارو برقی در 1 ساعت
 مصرف کامپیوتر در 10 ساعت
 مصرف بخاری برقی فن دار در نیم ساعت
 مصرف هواکش در 30 ساعت 
 مصرف پنکه در 12 ساعت
 مصرف کولر آبی در 2 ساعت 
 مصرف کولر گازی در نیم ساعت
 مصرف دریل برقی در 4 ساعت 
 مصرف سماور برقی در1 ساعت

منبع: tamiraat.com

لوازم مورد نیاز برای راه اندازی تعمیرگاه لپ تاپ و موبایل

گر میخواهید سرمایه گذاری در زمینه تعمیر موبایل و تبلت یا تعمیر کامپیوتر و لپ تاپ انجام دهید، لازم است که ابزار مناسب برای این کار تهیه کنید.

ابزار لوازم تعمیرگاه لپ تاپ

هویه SMD: برای پایه سازی آی سی ها و لحیم کاری روی مدار لپ تاپ، کارت گرافیک، مادربرد، برد هارد و برد لوازم شبکه

هیتر: سعی کنید هیتر با پمپ هوای بزرگ و فشار باد خوب تهیه کنید تا به مدار لپ تاپ آسیبی وارد نشود.

منبع تغذیه ۵ آمپر: جهت روشن کردن و تست مدار تغذیه لپ تاپ لازم است منبع تغذیه ۵ آمپر با ورودی ۳۰ ولت داشته باشیم.

اشتاینر: برای حرارت دادن دستی چیپ های BGA در برخی موارد روی مین برد کامپیوتر که به این دستگاه سشوار صنعتی نیز میگویند

دستگاه BGA Machine: برای برداشتن چیپ های BGA بزرگ کارایی دارد.

دیباگر: کارت تستر مادربرد

لوپ: میکروسکوپ با بزرگنمایی ۸ برابر

ذره بین: برای بزرگنمایی بهتر در سیم کشی روی پایه ها و برد لپ تاپ و مادربرد کامپیوتر

مولتی متر دیجیتال: برای اندازه گیری ظرفیت قطعات الکترونیک SMD روی مدارات

پنس: پنس سرکج و سر صاف

پیچ گوشتی برقی: برای باز کردن قاب لپ تاپ

پروگرامر: دستگاه TNM5000 جهت برنامه ریزی آی سی ها و پروگرام کردن بایوس

پمپ باد: تمیز کاری بعد از لحیم کاری با دستگاه و دست پمپ باد موتور دار استفاده میشود

لوازم تعمیرات موبایل و تبلت

دستگاه IR: جهت برداشتن آی سی های BGA

منبع تغذیه: پاور ساپلای ۳ آمپر برای روشن کردن و تست گوشی و تبلت

ست پیچ گوشتی: سری T برای بازکردن قاب و رسیدن به برد تبلت و موبایل

هویه ۴۰ وات: هویه با نوک اس ام دی برای لحیم کاری روی مدار گوشی

شابلون: شابلونهای چیپ موبایل و تبلت شامل انواع مختلف

فیکسچر: برای نگهداری شابلون روی برد موبایل

تیغ و کاتر: ست تیغ و کاتر برای برش در برخی موارد

قاب بازکن: وسیله ای برای بازکردن قاب گوشی و تبلت برای رسیدن به برد و تعویض ال سی دی و تاچ

سیم قلع: برای لحیم کاری

پیچ گوشتی آیفن: مخصوص گوشی آیفن برای بازکردن قاب

آی سی کش: وکیوم کننده آی سی های BGA که برای تعویض آنها استفاده میشود

بازکننده ال سی دی: برای درآوردن ال سی دی گوشیهای هوشمند که دارای تاچ و LCD حساس هستند.

مکش تاچ ال سی دی: در آوردن ال سی دی گوشی از رو

ابزاراهای مشترک در تعمیرات

برخی ابزارها در تعمیرگاه لازم و ممکن است در تعمیرات بکار رود. گاهی ممکن است ای سی یا چیپ برد را بخواهید بردارید که در اطراف آن قطعه پلاستیکی است که در اثر حرارت ممکن است ذوب شود. بنابراین شما چسب نسوز لازم دارید. برخی از لوازم نیمه ضروری و ضروری مشترک در تعمیر بردهای الکترونیکی در زیر آورده شده است.

ابزار تعمیر موبایل و ابزار تعمیر لپ تاپ

اسپری خشک، اسپری چرب، ست آچار ستاره ای، روغن لحیم، خمیر قلع، چسب نسوز، گیره برد، اسپری فریز، اسفنج نسوز، چسب ۱۲۳، قلع، الکل، تینر ۱۰۰۰۰، پراپ، خمیر سلیکون، اسپاتول فلزی، حلال چسب ال سی دی، خمیر فلکس جامد، قاب بازکن کوچک فلزی، سیم لاکی، سیم ظرفشویی، شلنگ نسوز، دم باریک، کف چین، انبردست کوچک، کشوی ریز نگهدارند قطعات الکترونیک و انواع پیچ گوشتی معمولی

اگر میخواهید تعمیرگاه مجهز و خوبی داشته باشید لازم است که از میزهایی با استاندارد ۲ متر در ۱ متر که دارای پیشخوان باشد،‌ استفاده کرد. روی پیشخوان هوای گرم، ابزارها و منبع تغذیه قرار میگیرد. میز از روشن باشد ولی بازتاب نور نداشته باشد بهتر است. سعی کنید بخشی هایی از میز را با سفره نسوز عایق کنید. همچنین پریز چند راهی برق صنعتی و چند منظوره روی میز نصب کنید.

هیتر و منبع تغذیه را به سه راهی مطمئن بگذارید؛ چرا که جریان کشی زیادی دارد.

منبع: tamiraat.com

تعریف فوریه، کاربرد آن

وقتی بچه بودیم، از کنار هم گذاشتن تکه های کوچک، شکل های مختلف می ساختیم. اگر زرنگ بودیم، وقتی  به مستطیل نیاز داشتیم و لگو مستطیل را نداشتیم. مثل شکل زیر با دو مثلث قائم الزاویه یک مربع و با دو تا مربع یک مستطیل می ساختیم. می توانستیم لوزی یا ذوزنقه هم با مثلث بسازیم. خلاصه مثلث، پایه ی تمام شکل های ما بود.
اگر یک شکل را با مثلث نمی توانستیم، بسازیم نگاه می کردیم، که پایه لازم برای ساختن آن شکل چیست. خلاصه شکل های مورد نظر خود را از کنار هم گذاشتن قطعات پایه می ساختیم.

تا اینکه رفتیم راهنمایی و دبیرستان، توی دبیرستان بردار یاد گرفتیم. دوباره به ما گفتند، همه بردارهای روی صفحه را می توان با کمک دو بردار پایه ساخت. ( بردار های فضائی را با سه بردار پایه و بردار های n بعدی را با n  بردار پایه می توان ساخت.) مثل شکل زیر که ساخت بردارهای دو بعدی را به کمک بردارهای پایه نشان می دهد. قبول دارید که با هزاران بردار قرمز به تنهایی نمی توان بردار آبی را ساخت. چون وقتی با چند بردار قرمز به جلو رفتیم، باید راهمان را کج کنیم و عمود بر مسیر قرمز برویم. یعنی از یک بردار عمود بر بردار قرمز استفاده کنیم. بردارهای پایه ما باید عمود برهم ( متعامد ) باشند.
اما نمی دانم چرا بعضی از ما فکر نمی کردیم لگو بازی می کنیم، یادگرفتنش برای ما سخت شده بود. در حالی که این بار برای مان فایده داشت. ما برای جمع، تفریق و یا ضرب دو بردار کج و بی قواره، کافی بود با دو بردار کوچولوی قشنگ کار کنیم و فقط  چند عدد را با هم جمع یا در هم ضرب کنیم، که آن را هم کلاس سوم دبستان یاد گرفته بودیم.
بله حق با شماست، ما فایده جمع ، تفرق و ضرب دو بردار را نمی دانستیم. یا هم فکر نکرده و یا دوست نداشتیم بدانیم چه کاربردهایی دارد. باور کنید از صنعت اتومبیل، هواپیما، کشتی، ساختمان، نجوم و ماهواره گرفته تا بازکردن یک پیچ و زدن یک مشت توی یک دعوا  کاربرد دارد.
رفتیم دانشگاه و یک روز سر کلاس ریاضی مهندسی استاد درس بی مقدمه فرمول های زیر را روی تخته نوشت. گاهی هم نیم نگاهی به کاغذهای دستش می کرد، انگار او هم در طول عمرش جز نوشتن روی تخته، این فرمول ها به کارش نیامده بود. خیالمان راحت شد که دوای یادگرفتن این فرمول ها یا تقلب است و یا با هر جون کندنی حفظ برای دو ساعت جلسه امتحان.

گفت اگر تابع   ( f(x  یک تابع متناوب و انتگرال آن در دوره تناوب محدود باشد و تعداد مینیمم و ماکزیممها و ناپیوستگی های آن محدود باشد، می توان آن را با یک سری توابع پایه (سینوسی و کسینوسی) نوشت ( ای کاش به جای کلمه "نوشت"، کلمه "ساخت" را به کار ببریم.)، به گونه ای که ضرایب a و b از فرمول های زیر بدست می آید. اگر تابع فرد باشد ضرایب a صفر می شوند، اگر تابع زوج باشد..، اگر تابع این باشد...، اگر تابع آن باشد...، ...
بعد هم چند شکل مثلثی, دندانه اره ای، مربعی و... کشید و ضرایب a و b را بدست آورد و چند تمرین هم به ما معرفی کرد تا ما هم از فیض محاسبه a و b ها بی نصیب نباشیم. خلاصه یک ساعت و نیم او می گفت و می نوشت و ما روی صندلی ها نشسته بودیم و هر از گاهی از خستگی، خود را جابجا می کردیم. هیچ کس نمی دانست این ها به چه دردی می خورد. به فکرش هم نمی رسید که می توان با آن ها صاحب آب و نان شد و راحت زندگی کرد. بچه ها سرکلاس که یا نمی فهمیدند ( که احتمالاً بعید است، چون مطلب ساده ای است و قوانین ماکسول و محاسبه انتگرال روی سطوح کروی نیست ) و یا با قضاوت اینکه این ها نان و آب نمی شود، هر کدام توی رویای خودشان بودند.
اما یکی از بچه ها شنیده بود، که تبدیل فوریه اگر پر کاربردترین موضوع ریاضی نباشد، حداقل جزو پرکاربردترین مباحث ریاضی در مهندسی، فیزیک، پزشکی، هواشناسی، مخابرات، پردازش سیگنال و... است.
واقعاً فوریه چه می گوید: ( اگر کمی دقت کنید همان قضیه لگو بچگی و بردار دبیرستان است.)
وقتی ما صحبت از سیگنال می کنیم،  همان f(x) ریاضیدان ها است.  سیگنال ها در واقعیت مانند مثال های درس مدار و الکترونیک یک  موج  سینوسی تر و تمیز نیستند، حالا بهتر است بگویم یک تک فرکانس نیستند. بلکه شامل چندین سینوسی با دامنه و فازهای مختلف هستند، که با هم ترکیب شده اند و ظاهرشان شبیه یک موج سینوسی نیست.  شکل زیر دو نما از یک سیگنال را نشان می دهد. نمای راست سیگنال را در حوزه زمان نشان می دهد. همان طور که می بینید، با نگاه کردن آن چیزی دستگیرمان نمی شود. حال بیایید، این ببینیم این سیگنال از چه ساخته شده است. بله خواهیم دید که از ترکیب ( جمع ) چند سیگنا سینوسی ساخته شده است. فوریه نشان می دهد که همه توابع متناوب ( با چند شرط ) را می توان از ترکیب توابع پایه سینوسی ساخت. فرمول های بالا طرز بدست آوردن این توابع پایه هستند. البته برای اینکه سیگنال های غیر متناوب و گسسته را نیز بتوان بر اساس توابع پایه بیان کرد، تبدیل فوریه و تبدیل فوریه گسسته به کمک ما می آید.
حال بیایید سیگنال بالا را از نمای چپ، که نشان دهنده توابع پایه سینوسی موجود در سیگنال است ببینیم. ، واقعاً جالب است. این سیگنال شامل سه تابع سینوسی پایه است. نگاه چپ اطلاعات زیادی به ما می دهد. نگاه چپ، نگاه در حوزه فرکانس است، و محور افقی همانطور که می بینید، فرکانس است و زمان نیست.  باور می کنید که با ترکیب این سه فرکانس می توان سیگنال اولیه را ساخت. پس از تبدیل فوریه برای پردازش و ساخت سیگنال ها می توان استفاده کرد.

من نگاه به حوزه فرکانس و حوزه زمان،  را تشبیه به آدم با سواد (بینا) و بی سواد (نابینا) می کنم. یک آدم بی سواد وقتی این نوشته ها را نگاه می کند، جز چند خط سیاه نمی داند، ولی برای یک باسواد هر کلمه معنی دارد.
سری فوریه و تبدیل فوریه ( پیوسته و گسسته ) به ما نگاه جدید و امکان پردازش قوی می دهد. نمایش سری فوریه زیر نیز زیباست.

حالا فرمول بالا برایتان زیباتر نشد؟!
بیایید صدای خودمان را  روی اسیلوسکوپ مشاهده کنیم، چیز زیادی دستگیرمان نمی شود، شاید فقط بتوان از حداقل و حداکثر دامنه آن حرف زد.  شکل موجهای زیر فقط دو آوای 'ee' و 'oh' هستند.
ما در رشته مهندسی به کمک اسیلوسکوپ این سیگنال ها را می بینیم. همانطور که در شکل بالا می بینید، در اسیلوسکوپ، محور افقی زمان و محور عمودی اندازه است. بیایید  از زاویه دیگری به این سیگنال ها نگاه کنیم و ببینیم این سیگنال از ترکیب چه فرکانس هایی ( شکل موج های سینوسی ) تشکیل شده است.
حال بیایید، طیف فرکانسی شکل موج های بالا را ببینیم.

بله آوای 'oh' شامل فرکانس های F1 تا F5 با دامنه های مشخص شده است و با فرکانس های آوای 'ee' فرق می کند. ما با مقایسه این فرکانس ها می توانیم، این آوا ها را از یکدیگر تمیز دهیم. تازه اگر بخواهیم می توانیم با ترکیب این فرکانس ها، آواهای فوق را ایجاد و از بلندگوی کامپیوتر ( سیستم میکروکنترلر AVR ) پخش کنیم.
امیدوارم با این مقدمه کمی ارزش و کاربرد سری فوریه را نشان داده باشم.

کاربردهای تبدیل فوریه : ( از نظر من همه چیز )
-         پردازش سیگنال ( صوت، تصویر، قلب، مغز و...)
-         طراحی فیلترها و کنترل کننده ها
-         تبدیل ها، کدینک و انکدینگ
-         پردازش و آنالیز داده
-         طراحی فرستنده، گیرنده و آنتن ها
-         شناسایی سیستم ها
-         همبستگی توابع
-         پزشکی
-         

این هم یک شکل از تبدیل فوریه چند بعدی سیگنال مغز :

منبع: lclass.ir

حوزه زمان و حوزه فرکانس

دو پارامتر اصلی در موج سینوسی فرکانس و دامنه آن می باشد که هریک از آن ها به ترتیب زیر/بم بودن صدا و بلندی صدا را تعیین می کنند. سیگنال هایی که به این طریق به وجود می آیند را سیگنال های حوزه زمانی می گوییم. وقتی می گوییم سیگنالی در حوزه زمانی است این بدان معناست که محور افقی در نمودار این سیگنال نشان دهنده زمان و محور عمودی نشان دهنده مقدار سیگنال می باشد. به عنوان مثال شکل زیر سیگنال زمانی ضبط شده برای حرف ” آ ” را نشان می دهد.

حال عکس این قضیه را در نظر بگیرید. فرض کنید سیگنالی به ما داده شده است و ما می خواهیم بدانیم در این سیگنال چه فرکانس هایی وجود دارد(فرکانس ها یک سیگنال گفتار از اهمیت بسیار ویژه ای در شناسایی گفتار دارند). همانطور که می دانید سیگنال داده شده در حوزه زمان است و به راحتی نمی توان فرکانس های مختلف را در این حوزه پیدا کرد. اما می توان با تبدیل کردن سیگنال مذکور از حوزه زمان به حوزه فرکانس این کار را انجام داد. بنابراین در اینجا مسئله پبدا کردن روشی است که بتواند سیگنال ورودی را از حوزه زمان به حوزه فرکانس تبدیل کند. شکل زیر سیگنال ضبط برای حرف ” آ ” را در حوزه فرکاس نشان می دهد. محور افقی در حوزه فرکانس نشان دهنده فرکانس و محور عمودی نشان دهنده اندازه فرکانس می باشد. به نمودار فرکانس سیگنال نمودار طیف سیگنال نیز گفته می شود.

نمودار فرکانسی سیگنال نشان می دهد که سیگنال مورد بحث از چه فرکانس هایی تشکیل شده است. به عنوان مثال هریک از آواهای ” آ ” ، ” ای ” یا ” او ” از فرکانس های مختلفی تشکیل شده اند که توسط آن ها می توان به شناسایی هریک از حروف در یک گفتار پرداخت.

حال این سوال مطرح می شود که منظور از تبدیل یک سیگنال چیست؟ هرتبدیل تابعی است که ممکن است پارامترهای مختلفی داشته باشد. این تابع ریاضی ورودی را گرفته و پس از اعمال تابع بر روی ورودی، خروجی جدیدی تولید می کند که این خروجی ماهیت های دیگری از سیگنال را برای ما نشان می دهد. به عنوان مثال تبدیل سیگنال از حوزه زمان به حوزه فرکناس موجب مشخص شدن فرکانس های تشکیل دهنده یک سیگنال می شود. دو تبدیل مهمی که برای این منظور به کار می رود، تبدیل فوریه و تبدیل هارتلی است که در این بین تبدیل فوریه از اهمیت بسیار بیشتری برخوردار است.

منبع: http://engpedia.ir

مقاومت Pull up چیست و چه کاربردی دارد؟

مقدمه
مقاومت Pull up  در الکترونیک یه چیز خیلی عمومی و معمولی هست  به خصوص وقتی که از میکروکنترلرها یا قطعات منطقی دیجیتال استفاده میکنیم. ما میخوایم در این آموزش بگیم که کی و کجا باید از این مقاومت استفاده کنیم. در ضمن یه سری محاسبات کوچک هم انجام میدیم تا بفهمیم که چرا اصلا این مقاومت Pull up اینقدر مهمه.مت Pull up چیست؟
فرض کنید یه میکروکنترلر داریم و یکی از پایه هاش رو به صورت ورودی تعریف کردیم. اگه هیچی به این پایه وصل نباشه و کد شما جوری باشه که وضعیت این پایه رو بخونه. حالا موقعی میخونیم این پایه 1 هست یا 0 ؟  معلوم نیست. ممکنه یه لحظه یک باشه ممکنه یه لحظه صفر. برای این که از این وضعیت ها جلوگیری کنیم از مقاومت Pull up یا Pull down استفاده میکنیم تا مطمین بشیم که یا صفره اون پایه و یا یک. ضمن این که جریان بسیار کمی هم این مقاومت مصرف میکنه. 
در این نوشته ما بیشتر روی مقاومت Pull up تمرکز میکنیم چون معمول تر از مقاومت Pull down هست. البته مفاهیمشون کاملا یکسانه و تنها تفاوتشون اینه که مقاومت Pull up وصل میشه به VCC ( معمولا یا 5 ولت هست و یا 3.3 ولت) و مقاومت Pull down وصل میشه به GND ( زمین)
مقاومت های Pull up اغلب با سوییچ ها و کلیدها استفاده میشن.
با مقاومت Pull up موقعی کلید رو فشار نداده باشیم  پایه ورودی در وضعیت منطقی 1 یعنی سطح ولتاژ VCC که 5 ولت یا 3.3 ولت میتونه باشه قرار میگیره. به عبارت دیگه یه مقدار جریان بین پایه VCC و پایه ورودی جا به جا میشه بنابراین پایه ورودی وقتی کلید فشار داده نشده مقداری نزدیک به VCC رو میخونه اما وقتی که کلید رو فشار بدیم مستقیم وصل میشه به زمین و یه مقدار جریان جاری میشه از طریق مقاومت به زمین و پایه ورودی مقدار GND رو میخونه. حتما یادتون باشه که اگه این مقاومت نباشه VCC مستقیم به GND وصل میشه و باعث میشه مدارتون اتصال کوتاه بشه و بعدش چه اتفاقای بدی میتونه بیفته. 
مقدار مقاومت Pull up چقدر باید باشد؟
اگه بخوایم یه جواب کوتاه و سریع بگیم اینه که مقدار مقاومت باید یه چیزی در حدود 10KΩ باشه. ولی اگه می خواید خیلی کامل بدونید مقدارش چقدر باید باشه پس ادامه مطلب رو بخونید:
نکته:
اگر مقدار مقاومت انتخاب شده کوچک باشد، چون مقدار زیادی جریان جاری میشود به آن مقاومت Pull up قوی ( Strong Pull up ) و اگر مقدار مقاومت بزرگ باشد چون جریان کمی جاری میشود به آن مقاوم Pull up ضعیف (weak pull up) گفته میشود.
 شکل زیر رو که در زیر اومده ببینید چون بعدا یه خورده باهاش کار داریم. در این شکل مقاومت R1 مقاومت Pull up و مقاومت R2 امپدانس داخلی یه پین هست. 
برای انتخاب یه مقاومت Pull up مناسب باید دو تا شرط زیر ارضا بشن:
موقعی کلید فشرده شد پایه ورودی مستقیما به زمین وصل میشه. مقدار مقاومت R1 تعیین میکنه که چه جریانی بین VCC و GND از طریق کلید جاری میشه .
موقعی کلید فشار داده نشده پایه ورودی در سطح منطقی 1 قرار میگیره. مقدار مقاومت Pull up ، ولتاژی که روی پایه ورودی میفته رو کنترل میکنه.
برای شرط 1 ما نباید از یه مقاومت خیلی کوچک استفاده کنیم، مقاومت خیلی کوچیک باعث میشه توان بیشتری مصرف بشه وقتی کلید رو میزنیم. شما معمولا به یه مقاومت با اندازه بزرگ احتیاج دارید(مثلا 10KΩ). همچنین نمیتونیم یه مقاومت خیلی بزرگ هم انتخاب کنیم چون باعث بشه ولتاژ روی پایه ورودی اونقدر کم بشه که نزدیک به صفر برسه و در واقع در تضاد با شرط 2 باشه. مثلا یه مقاومت 4MΩ  برای Pull up خوب نیست. چون باعث میشه اصلا ولتاژی روی پایه ورودی نیفته موقعی کلید بازه.
قانون عمومی برای شرط 2 اینه که مقدار مقاومت Pull up ای که انتخاب میکنیم (R1) باید کمتر از 1/10 امپدانس داخلی پایه مورد نظر ما باشه. امپدانس داخلی پایه ها در میکروکنترلرهای مختلف چیزی حدود 100 کیلو تا 1 مگا اهم هست.
وقتی کلیدی رو فشار ندادیم یه جریان خیلی کمی از VCC به سمت پایه ورودی از طریق مقاومت R1 جاری میشه. مقاومت R1 که Pull up هست و مقاومت R2 که امپدانس داخلی پایه مورد نظر ما هست تشکیل یه مقسم ولتاژ میدن و ولتاژی که روی پایه ایجاد میشه باید به اندازه کافی بزرگ باشه که پایه مقدار سطح ولتاژ 1 رو بخونه.
مثلا اگه مقاومت Pull up که انتخاب میکنید مقدارش 1M اهم باشه و امپدانس داخلی پایه مورد نظر ما هم 1M اهم باشه. در این حالت طبق فرمول مقسم ولتاژ، ولتاژی حدود 1/2 ولتاژ  VCC میفته روی پایه ورودی که معلوم نیست پایه مورد نظر ما بتونه اون رو به صورت سطح منطقی 1 تشخیص بده. مثلا اگه میکرو با 5 ولت کار کنه آیا 2.5 ولت رو سطح منطقی 1 تشخیص میده یا سطح منطقی 0 ؟ ولی اگه ما بیاییم و یه مقاومت 10 کیلو یا 100 کیلو بذاریم دیگه این مشکل رو نداریم.
چون مقاومت Pull up خیلی کاربرد داره اکثر میکروکنترلرها مثل Atmega328  که در بردهای arduino هم استفاده میشه خودشون یه Pull up داخلی دارن که میتونه فعال یا غیر فعال بشه. برای این که این مقاومت Pull up داخلی رو در پایه های آردوینو فعال کنید میتونید از کد زیر در تابع Setup استفاده کنید:

pinMode(5, INPUT_PULLUP); // Enable internal pull-up resistor on pin 5 
نکته دیگه ای  که باید به اون اشاره کنیم اینه که هر چه مقاومت پولاپ بزرگتر باشه پین مورد نظر به تغییرات ولتاژ کندتر پاسخ می ده. و این بخاطر اینه که سیستمی که کار تغذیه پین ورودی را به عهده داره لزوما یک خازنه که با یک مقاومت Pull up کوپل شده است بنابراین تشکیل یک فیلتر RC می ده و فیلتر RC هم نیاز به یک زمان دارد تا شارژ و دشارژ انجام بشه. اگر شما یک تغییر سیگنال پرسرعت(همانند USB) دارید یک مقاومت پولاپ بزرگ می تونه سرعت رو در تغییر حالت پین محدود بسازه. و به این دلیله که شما اغلب یک مقاومت 1 تا 4.7کیلواُهم را روی خطوط سیگنال USB مشاهده می کنید.
محاسبات مقاومت Pull up
شکل اول صفحه رو یه بار دیگه در نظر بگیرید و به مساله ی زیر فکر کنید:
مساله: حالا فرض کنید در مدار بالا وقتی کلید فشار داده میشه میخوایم جریان جاری شده رو به 1mA محدود کنیم. اگه مقدار VCC برابر 5 ولت باشد. مقدار مقاومت Pull up چقدر است؟
کار زیادی سختی نیست. باید از قانون اهم استفاده کنیم.

منبع: http://robouav.ir

مقاومت های Pull-up ، کاربرد و محاسبه

استفاده از مقاومت های Pull-up در مدارات میکروکنترلری بسیار رایج است و شاید شما هم از این مقاومت ها در مدارات خود استفاده می کنید. در این پست نگاهی تخصصی تر به دلایل استفاده از این مقاومت ها و نحوه ی محاسبه آنها می اندازیم.

بیشترین کاربرد این مقاومت ها در زمانی است که پایه ای از میکروکنترلر به عنوان ورودی تعریف شود، در این حالت اگر این پایه به تغذیه یا زمین متصل نباشد، اگر مقدار این پایه را در برنامه بخوانیم، این پایه چه مقداری خواهد داشت؟ یک یا صفر؟

به این حالت اصطلاحا حالت float یا شناور می گویند و و نمیتوان در مورد وضعیت منظقی پایه در این حالت اظهار نظر قطعی کرد، یعنی ممکن است پایه در وضعیت یک منطقی باشد یا صفر . علاوه بر عدم مشخص بودن وضعیت منطقی یک پایه در این حالت، امکان ورود نویز به مدارات داخلی میکروکنترلر نیز از این طریق وجود دارد.

برای جلوگیری از این شرایط از مقاومت های Pull-up یا بالاکش یا مقاومت های Pull-down یا پایین کش استفاده می شود. مقاومت های بالاکش بین تغذیه مدار و پایه میکروکنترلر وصل می شوند و مقاومت های پایین کش بین پایه میکروکنترلر و زمین وصل می شوند. با وجود شباهت هر دو، استفاده از مقاومت های بالاکش در مدارات رایج تر است.

در شکل بالا، در حالتی که کلید در وضعیت باز قرار دارد، جریان کمی (با توجه به مقاومت ورودی پایه میکروکنترلر) از مقاومت به درون پایه میکروکنترلر وارد می شود و وضعیت منطقی این پایه در حالت یک قرار می گیرد. با فشرده شدن کلید، جریان مقاومت از طریق کلید به زمین منتقل می شود و وضعیت منطقی پایه در حالت صفر قرار می گیرد.

نکته 1 : از مقاومت برای جلوگیری از اتصال کوتاه شدن تغذیه به زمین هنگام متصل وصل شدن کلید استفاده می شود، در غیر اینصورت میتوان پایه میکروکنترلر را مستقیما به تغذیه متصل نمود.

نکته 2 : استفاده از مقاومت بالاکش به دلیل افزایش جریان، مقدار توان مصرفی مدار را کمی افزایش می دهند.

نکته 3 : معمولا در میکروکنترلرها مقاومت بالاکش در همه ی پایه ها یا برخی پایه ها به صورت داخلی قرار داده شده است و با نوشتن مقدار مناسب در رجیسترهای مربوطه، در وضعیتی که پایه به عنوان ورودی تعریف شده است، این مقاومت بالاکش فعال می شود. در برخی کاربردها لازم است علاوه بر مقاومت بالاکش داخلی، برای افزایش مصونیت پایه های میکروکنترلر در برابر نویزهای محیطی، مقاومت بالاکش به صورت خارجی نیز قرار داده شود.

 

محاسبه مقدار مقاومت بالاکش :

برای محاسبه مقدار مقاومت بالاکش باید دو نکته را مد نظر قرار داد :

• زمانی که کلید فشرده می شود، مقاومت میزان جریان کشی از منبع تغذیه را با توجه به قرار گیری ولتاژ تغذیه در دو سر آن تعیین می کند.
• در زمان باز بودن کلید، مقاومت بالاکش ولتاژ روی پایه میکروکنترلر را تعیین می کند.

 

با در نظر گرفتن مورد اول، استفاده از مقاومت های کوچک با توجه به افزایش جریان و توان مصرفی مطلوب نیست و باید سعی شود از مقاومت های بزرگ استفاده شود. اما افزایش مقدار مقاومت نباید با مورد دوم تضاد پیدا کند.

طبق مورد دوم، مقاومت نباید آنقدر بزرگ باشد تا ولتاژ مورد نیاز برای پایه ی میکروکنترلر برای تشخیص سطح منطقی یک کافی نباشد. در واقع با توجه به شکل زیر، در ورودی پایه میکروکنترلر یک مقاومت با مقدار 100K اهم تا 1M اهم وجود دارد (R2) که ولتاژ تغذیه بر روی این دو مقاومت تقسیم می شود. اگر مقدار مقاومت بالاکش (R1) بزرگتر از حد مجاز باشد، ولتاژ روی پایه میکروکنترلر طبق رابطه تقسیم ولتاژ کمتر از حد مورد نیاز میکروکنترلر برای تشخیص سطح منطقی یک می شود و عملا وضعیت پایه مشابه حالت شناور می شود.

معمولا برای رعایت این نکته باید سعی شود که مقاومت بالاکش برای ایجاد سطح ولتاژ کافی برای ورودی از 1/10 مقاومت ورودی پایه میکروکنترلر (R2) بزرگتر نباشد.

علاوه ملاحظات بالا، از آنجایی که مدار متصل شده به پایه ورودی میکروکنترلر معمولا دارای ظرفیت خازنی می باشد، این خازن با مقاومت بالاکش تشکیل یک فیلتر RC داده و همان طور که می دانیم در حالت تحلیل در حوزه زمان، مدت زمانی طول می کشد تا خازن به طور کامل شارژ و دشارژ شود و این مدت زمان با افزایش مقدار مقاومت، افزایش پیدا خواهد کرد، این مسئله باعش کاهش سرعت پاسخ میکروکنترلر به تغییر در ورودی ها می شود. به همین دلیل در ارتباط USB معمولا از مقاومت های بالاکش 1K اهم تا حداکثر 4.7K اهم استفاده می شود.

مقدار مقاومت بالاکش برای جریانی مشخص طبق قانون اهم، از تقسیم ولتاژ تغذیه  بر جریانی که می خواهیم از تغذیه کشیده شود (هنگام اتصال کلید) به دست می آید. به عنوان مثال با در نظر گرفتن تغذیه 5v و جریان  1mA :

منابع :

learn.sparkfun.com

melec.ir

منظور از Buffer یا حافظه بافر در دستگاه ها چیست ؟

Buffer یا بافر در حافظه RAM ناحیه ای است که برای ذخیره سازی اطلاعات موقت مورد استفاده قرار میگیرد. احتمالاََ متوجه شده اید که وقتی دستورات زیادی را با تایپ کردن پشت سر هم در کیبورد در زمان هنگ کردن کامپیوترتان به کامپیوتر صادر میکنید بعد از چند ثانیه منتظر ماندن دستورات شما به ترتیب اجرا خواهند شد. این به این خاطر است که دستوراتی که با فشردن کلید های کیبورد به کامپیوتر میدهید در حافظه ای به نام Buffer در حافظه RAM سیستم ذخیره میشود تا بعد از رفع شدن هنگی سیستم پردازنده بتواند آن دستورات را پردازش کرده و بعد از پردازش در حافظه RAM قرار دهد تا نتیجه اجرای دستورات برای شما قابل نمایش باشد. 

برخی از برنامه ها در سیستم به شما این امکان را میدهند تا قبل از اینکه آنها را در هارد دیسک ذخیره کنید بتوانید برای ذخیره سازی اطلاعات موقتی در حافظه برای خودتان Buffer ایجاد کنید . Buffer ها یا بافر ها نقش مهمی در اجرا شده دستورات تان با سرعت زیاد دارد بطوریکه وقتی شما چندین کلید را در کیبورد به صورت پشت سر هم میفشارید دستورات حاصل از فشردن کلید ها در کیبورد به صورت لحظه ای در بافر ذخیره میشود تا CPU بتواند آنها را از حافظه بافر فراخوانی کرده و آنها را اجرا کند. علاوه بر کامپیوتر ها ، پرینتر ها ، مودم ها و سایر دستگاه ها نیز برای خودشان حافظه Buffer دارند. 

اگر دستگاه پرینتر شما حافظه Buffer نداشته باشد کامپیوتر شما در واحد زمان اطلاعات خیلی کمی میتواند به پرینتر ارسال کند تا پرینتر بتواند آنها را بلافاصله پردازش کند و پاسخ کامپیوتر را به صورت خروجی مناسب بدهد با وجود یک Buffer کامپیوتر میتواند اطلاعات را تقریباََ با تمام سرعت خود ارسال کند تا آنجا که حافظه بافر پر شود. این اطلاعات توسط پردازشگر پرینتر از حافظه بافر پرینتر به ترتیب فراخوانی میشود و سپس خروجی مناسب به کامپیوتر ارسال میشود. 

نویسنده : امیرحسین کریم پور 
منبع : ITPRO 

Register یا ثبات در پردازنده کامپیوتر چیست ؟

همانطور که دستورالعمل ها و به طور کلی برنامه ها بایستی در حافظه RAM سیستم بارگزاری شوند تا ما بتوانیم از آنها استفاده کنیم Register ها یا ثبات های حافظه پردازنده نیز از این قاعده مستثنی نیستند بدین معنی که پردازنده کامپیوتر برای اینکه بتواند پردازش های خود را روی دستورالعمل ها انجام دهد بایستی در یک مکانی آن کار ها را انجام دهد و آن مکان ها جایی نیست جز Register یا ثبات های حافظه پردازنده یا CPU سیستم. Register ها یا ثبات های حافظه پردازنده یک کامپیوتر برای ذخیره و انتقال داده ها و دستورالعمل ها با سرعت بسیار بالا مورد استفاده قرار میگیرد. همانطور که میدانید CPU کامیپوتر قطع به یقین یکی از مهم ترین و پیچیده ترین اجزاء یک کامپیوتر محسوب میشود و طبیعتاََ یک سخت افزار تک منظوره و یک بعدی نیست و وظایف متعددی بر عهده دارد. از این رو Register در پردازنده دارای انواع مختلفی است که هر کدام به نوبه خود در امر هندل و پردازش کردن دستورالعمل ها برای CPU بسیار مهم و اجتناب ناپذیر است. همانطور که احتمالاََ حدس میزنید حافظه های Register پردازنده از سریعترین حافظه های یک کامپیوتر به شمار میرود (حتی سریعتر از حافظه کش L1 پردازنده)، زیرا CPU برای انجام پردازش های خود بر روی دستورالعمل ها دستورالعمل ها را در حافظه Register ذخیره میکند و سپس روی آنها پردازش را انجام میدهد. Register های پردازنده به طور کلی 3 وظیفه به نام های Decode ،Fetch و Execute را در امر پردازش دستورات بر عهده دارد که در زیر به توضیح هر کدام میپردازیم. 

1- Fetch یا واکشی داده ها : عملیات Fetch عبارتست از گرفتن دستورالعمل هایی که توسط کاربر به کامپیوتر داده میشود و همچنین واکشی یا Fetch کردن دستورالعمل ها توسط Register ها از حافظه RAM سیستم به منظور انجام پردازش روی دستورالعمل ها. 

2- Decode یا کدگشائی دستورالعمل ها : عملیات Decoding دستورالعمل ها بدین منظور است که دستورالعمل ها به Command ها یا دستورات ترجمه شوند تا توسط واحد ALU قابل اجرا باشند واحدی که بر عملیات Decoding دستورالعمل ها نظارت دارد واحد CU یا همان واحد کنترل در CPU میباشد. 

3- Execute یا اجرای دستورات : همانطور که گفتیم دستورات به وسیله واحد ALU پردازنده انجام میشود. بعد از اجرا نمودن دستورات توسط واحد منطقی ALU نتیجه در حافظه RAM سیستم ذخیره میشود تا بتوانیم از نتیجه دستورات مان استفاده کنیم. 

همانطور که گفتیم Register ها دارای انواع و اقسام مختلفی هستند که هر کدام وظیفه خاص خود را بر عهده دارد. در زیر به معرفی هر کدام از Register ها میپردازیم. 

Memory Address Register یا MAR

---

این Register همانطور که از نامش نیز پیداست آدرس های حافظه از داده ها و دستورالعمل ها را در خود نگه میدارد. این Register برای دسترسی به داده ها و دستورالعمل ها از حافظه RAM در طی اجرا شدن دستورالعمل ها مورد استفاده قرار میگیرد. فرض کنید CPU میخواهد برخی از داده ها را در حافظه RAM ذخیره کند و یا بر عکس، میخواهد داده هایی را از حافظه RAM فراخوانی کند CPU در این گونه مواقع می آید و آدرس های داده هایی که در حافظه RAM بایستی قرار بگیرد را در رجیستر MAR به صورت موقت ذخیره میکند. زیرا اگر این گونه نبود CPU نمیدانست که دستورالعمل ها در کدام مکان از حافظه RAM بایستی ذخیره شوند. پس اگر منطقی به این قضیه فکر کنیم وجود رجیستری به نام MAR الزامی است. 

Program Counter یا PC

---

رجیستر Program Counter یا به اختصار PC، رجیستری است که به آن Instruction Pointer یا IP نیز میگویند. به این رجیستر گاهاََ Instruction Address Register نیز گفته میشود. این رجیستر مسیر آدرس حافظه دستورالعملی که بعد از تمام شدن پردازش دستورالعمل فعلی بایستی مورد پردازش قرار بگیرد را در خود ذخیره میکند. به عبارت دیگر این Register تا زمانیکه پردازش روی دستورالعمل فعلی به اتمام نرسیده است آدرس حافظه دستورالعمل بعدی را در خود نگه میدارد. 

Accumulator Register یا AC

---

این Register برای ذخیره سازی نتایج دستوراتی که توسط واحد ALU پردازنده سیستم انجام شده است مورد استفاده قرار میگیرد. هنگامی که CPU دستورات را مورد پردازش قرار داد و تمام شد نتیجه دستورات در رجیستر AC به صورت موقت ذخیره میگردد. به Accumulator Register در اصطلاح فنی AX نیز میگویند.

Memory Data Register یا MDR

---

این Register یکی از مهم ترین رجیستر های CPU است رجیستر MDR رجیستر واحد CU از پردازنده میباشد و شامل اطلاعاتی است که باید در حافظه RAM سیستم یا سایر حافظه ها ذخیره شود، همچنین این رجیستر میتواند شامل داده هایی باشد که با عملیات Fetch یا واکشی داده ها از یک دستگاه ذخیره سازی بدست آمده باشد. رجیستر MDR همانند بافر عمل میکند و شامل کپی اطلاعاتی است که از حافظه RAM طی عملیات Fetch به این رجیستر منتقل شده است تا توسط CPU مورد پردازش قرار گیرد. توجه کنید که MDR شامل اطلاعاتی است که هنوز توسط دیکدر های پردازنده Decode نشده اند. رجیستر MDR شامل اطلاعاتی مانند آدرس هایی از حافظه است که در حافظه RAM نوشته یا خوانده شده اند. به عنوان مثال برای واکشی داده هایی از سلول 123 ( به باینری ) ما مقدار 123 (به باینری) را در رجیستر MAR بارگزاری میکنیم و عملیات Fetch را انجام میدهیم. وقتی عملیات Fetch تمام شد یک کپی از داده های سلول 123 در رجیستر MDR بایستی نوشته شود. یا به عنوان مثال دیگر برای ذخیره سازی مقدار 98 ( به باینری ) در سلول 4 در حافظه بایستی آدرس داده های ذخیره شده در سلول 4 حافظه RAM را در رجیستر MAR بارگزاری کنیم و داده های این سلول را در رجیستر MDR ، و سپس عملیات ذخیره سازی را انجام دهیم. وقتی عملیات Fetch به انجام رسید محتویات سلول 4 حافظه RAM با مقدار 98 پر خواهد شد. رجیستر MDR یک رجیستر دو طرفه است به این معنی که داده ها از حافظه Fetch یا واکشی میشوند و در رجیستر MDR ذخیره میشود، که در حقیقت در یک جهت در این رجیستر نوشته شده است. زمانیکه دستورالعملی میخواهد نوشته شود بایستی داده ها در رجیستر MDR نوشته شوند و سپس در حافظه RAM ذخیره شوند. 

Index Register

---

این رجیستر در پردازنده اعداد یا مقادیری را در خود نگه داری میکند که میتواند از بخشی از آدرس یک دستورالعمل کم یا به آن اضافه شود تا به یک آدرس موثر و کارامد تبدیل شود. به Index Register اغلب Base Register نیز گفته میشود. Index Register در پردازنده کامپیوتر رجیستری است که برای تغییر دادن آدرس های عملوند در طول اجرای یک برنامه مورد استفاده قرار میگیرد. به Index Register در اصلاح فنی BX نیز میگویند. 

Memory Buffer Register یا MBR

---

این Register محتویات داده یا دستورالعمل هایی که از حافظه خوانده یا روی آن نوشته میشوند را در خود نگهداری میکند. به عبارت دیگر این رجیستر برای ذخیره سازی داده ها یا دستورالعمل هایی که از حافظه فراخوانی شده یا روی آن بارگزاری میشوند مورد استفاده قرار میگیرد. رجیستر MBR همان رجیستر MDR است و تفاوتی با هم ندارند. 

Data Register

---

این رجیستر برای ذخیره سازی موقتی داده هایی که از دستگاه های ذخیره سازی خوانده یا نوشته میشوند مورد استفاده قرار میگیرد. به Data Register در اصطلاح فنی DX نیز میگویند.



نویسنده : امیرحسین کریم پور 

منبع : ITPRO 

گذرگاه های سیستم (BUS)

هر سیستم کامپیوتر دارای سه دسته گذرگاه اساسی می باشد که وظیفه ارتباط بین بلوک های اصلی تشکیل دهنده CPU و کنترل عملکرد صحیح آنها را بر عهده دارد این گذرگاهها عبارتند از:

گذرگاه داده ( Data BUS )، گذرگاه آدرس ( Address BUS )، گذرگاه کنترل ( Control BUS ).

گذرگاه داده ( Data Bus )

گذرگاه داده به مجموعه ای از سیم ها و مدارات کنترلی گفته می شود که وظیفه انتقال داده به داخل و یا خارج از ریزپردازنده را بر عهده دارند. گذرگاه داده در واقع مسیر اطلاعات است که این اطلاعات یا از بلوک های حافظه یا I/O خوانده شده و یا در آنها نوشته می شوند، لذا در واقع گذرگاه داده یک مسیر دو طرفه محسوب می شود.

در اغلب ریزپردازنده ها عرض گذرگاه داده با طول ثباتهای داخلی ریزپردازنده یکسان است تا به راحتی بتوان در ثباتهای ریزپردازنده مقادیر مورد نظر را نوشت و یا در صورت لزوم از آنها خواند. بعنوان مثال ریزپردازنده 8086 دارای گذرگاه داده 16بیتی و ثبات های داخلی 16 بیتی است. البته استثناهائی هم وجود داشته که طول ثبات های آنها از عرض گذرگاه داده بیشتر بوده است. بعنوان مثال هرچند ریزپردازنده 16 بیتی 8088 دارای گذر گاه داده 8 بیتی است اما ثبات های آن 16 بیتی در نظر گرفته شده است. هر چه عرض گذر گاه داده بیشتر باشد داده ها سریعتر جابجا می شوند و سرعت ریزپردازنده نیز بیشتر خواهد شد. بنابر این یکی از زمینه هایی که همواره مورد توجه طراحان و سازندگان ریزپردازنده ها بوده افزایش پهنای خطوط داده می باشد. در این زمینه مقالات دیگری در تالار گفتگوی سایت میکرورایانه موجود است. بعنوان مثال شرکت اینتل پس از عرضه ریزپردازنده 8 بیتی 8085، ریزپردازنده های 16 بیتی 8086 و 80286 رابه بازار عرضه کرد و پس از آنها نیز ریزپردازنده های 32 بیتی 80386 و 80486 را روانه بازار نمود. امروزه ریزپردازنده ها دارای گذرگاه داده 64 بیتی هستند که امکان انتقال همزمان 8 بایت داده را فراهم می سازد. 

اما اگر گذرگاه داده این قدر بر کارآیی پردازنده ها اثر می گذارند، چرا از گذرگاه داده 128 بیتی و یا حتی 256 بیتی استفاده نمی کنند؟

پاسخ این سؤال، به هزینه ساخت مربوط می شود. افزایش پهنای گذرگاه داده، باعث افزایش حجم مدار ریزپردازنده و خطوط ارتباطی روی مادربرد می شود. بعنوان مثال پردازنده 80386DX که از گذر گاه داده 32 بیتی استفاده می کند از 132 پین و پردازنده پنتیوم که دارای گذرگاه داده 64 بیتی می باشد از 296 پین برای اتصال به مادربرد استفاده می نماید که یکی از دلایل این افزایش چشمگیر تعداد پین ها ،افزایش پهنای گذرگاه داده است.

علاوه بر پهنای گذرگاه داده، سرعت گذرگاه داده نیز نقش مهمی در سرعت انتقال اطلاعات دارد در واقع برای اکثر ریزپردازنده های جدید، گذرگاه داده داخلی بسیار سریعتر از گذرگاه داده خارجی ریزپردازنده می باشد. هرچند مدارات داخل ریزپردازنده ها با سرعت هایی در حد گیگا هرتز می توانند کار کنند اما گذرگاههای خارجی که برروی مادر برد قرار دارد اکثراً سرعت هایی تا حد چند صد مگاهرتز می توانند داشته باشند بطوری که معمولاً سرعت انتقال داده ها در داخل پردازنده حدود 2 تا 3 برابر سرعت انتقال اطلاعات در خارج از ریزپردازنده است. برای حل این مشکل تدابیر مختلفی در نظر گرفته شده است که شاید بهترین آنها استفاده از حافظه Cache می باشد تا میزان استفاده از گذرگاه داده خارجی حتی الامکان کاهش یابد.

 

گذرگاه آدرس ( Address Bus )

این گذرگاه همان طور که از نامش پیداست، از مجموعه سیمها و خوطوط ارتباطی تشکیل شده که وظیفه آنها حمل بیت های آدرس است و برای مشخص نمودن محل قرار گرفتن داده در حافظه (یا تعیین دستگاه I/O مورد نظر) مورد استفاده قرار می گیرند. CPU در هر عمل خواندن از حافظه و یا نوشتن در آن آدرس محل مورد نظر را با گذاشتن صفر و یک هایی بر روی این خطوط مشخص می کند. از آنجا که CPU همواره تولید کننده آدرس است پس جهت این خطوط همواره به سمت خارج CPU است. هرچه پهنای گذرگاه آدرس بیشتر باشد ریزپردازنده می تواند به حافظه فیزیکی بزرگتری دسترسی داشته باشد. میزان حافظه قابل دسترسی برابر است با 2 به توان تعداد بیتها، مثلاً گذرگاه آدرس 32 بیتی میتواند 2 به توان 32 بایت یا 4 گیگا بایت حافظه را آدرس دهی کند.

ریزپردازنده های 8086 و 8088 دارای 20 خط آدرس هستند که تنها امکان آدرس دهی 1MB حافظه را فراهم می کنند و البته این حجم از حافظه برای بسیاری از کاربرد ها کافی نیست. اینتل در ریزپردازنده های 80386 و نسل های بعد از آن از گذرگاه های آدرس 32 بیتی استفاده کرد و همانطور که اشاره شد این گذرگاه ها امکان آدرس دهی 4GB حافظه را برای سیستم امکان پذیر می سازند. در ریزپردازنده های Pentium II و Pentium Pro از گذرگاه های آدرس 36 بیتی استفاده شد که گذرگاه های فوق نیز امکان آدرس دهی 64GB حافظه را فراهم می آورند.

 

گذرگاه کنترل ( Control Bus )

گذرگاه کنترل شامل مجموعه سیگنالهایی است که وظیفه کنترل و هماهنگ کردن ریزپردازنده با مدارات سخت افزاری دیگر موجود در سیستم نظیر حافظه و I/O را بر عهده دارد.

سیگنالهای کنترلی را می توان به سه گروه عمده تقسیم کرد:

1) سیگنالهای کنترلی مربوط به وقفه :
در PC برای ارتباط CPU با برخی از ادوات جانبی، به خصوص دستگاه های ورودی و خروجی از وقفه (Interrupt) استفاده می شود. در این روش، دستگاه مورد نظر از طریق یکی از پایه های ریزپردازنده که مربوط به وقفه است، از CPU می خواهد که عملیات مورد نیاز این دستگاه را انجام دهد. ریزپردازنده با توجه به برنامه فعلی خود و تقدم این وقفه، اجرای برنامه های جاری خود را قطع کرده و به سراغ برنامه ای می رود که وقفه مورد نظر به آن نیاز دارد. به این برنامه، اصطلاحاً برنامه سرویس دهنده وقفه یا ISR یا Interrupt Service Routine گفته می شود پس از اجرای برنامه ISR ریزپردازنده به حالت عادی خود باز می گردد و روال کار عادی خود را ادامه می دهد. ضمن اینکه ریزپردازنده علاوه بر پایه هایی که به درخواست وقفه اختصاص می دهد، پایه هایی را نیز به این امر مختص می کند تا به دستگاه مورد نظر بگوید که وقفه درخواستی را دریافت کرده است. وقفه ها در عمل بسیار مورد استفاده قرار می گیرند و بسیاری از ادوات جانبی، از این روش برای ارتباط با Cpu استفاده می کنند. 

2) سیگنالهای کنترلی مربوط به DMA : 
DMA مخفف Direct Memory Access است و قابلیتی است که در پردازنده های جدید مورد استفاده قرار گرفته است. این ویژگی، امکان ارتباط مستقیم بین حافظه و ادوات جانبی بدون دخالت CPU را فراهم می آورد .

3) سیگنالهای کنترلی مربوط به کنترل گذرگاه : 
این سیگنالهای کنترلی بر ورود و خروج داده و آدرس از طریق گذرگاهای داده و همچنین آدرس و کانالهای DMA نظارت می کند.

گردآورنده و نویسنده : بهار یاوری 
تدوین و آماده سازی : همکاران سایت میکرو رایانه