Mikrodenetleyiciler ve Çoklu Ürün Dağıtım Sisteminde Kullanılan

Ürün dağıtım sistemlerinin alt yapısı mekanik sistemlere dayansa da elektronik alt yapı son yıllarda büyük bir gelişme kaydetmiştir. Entegre sistemlerin hızla gelişmesiyle birlikte sistemlerin tasarımlarında kullanılacak devre elemanlarının seçimi için daha fazla alternatif bulunmaktadır.

4.1.1. Mikrodetleyicilere genel bakış

Bir sistemin kontrol edilmesi yakın geçmişte analog sistemler ile gerçekleştirilirken günümüz teknolojisinde analog sistemlerin yerini hem sayısal hem de analog sistemler almaktadır. Sayısal sistemlerin hızla gelişmesi, yapılması istenen işlemlerin daha küçük sayısal devreler yardımıyla geliştirilme fikrinin doğmasına sebep olmuştur. Bu durumdan hareket eden elektronik firmaları küçük sistemlerle daha fazla işlem gerçekleştirebilmek için sistemleri en küçük boyutlara sığdırmaya çalışmaktadırlar. Bu sebeple mikrodenetleyicilerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Mikrodenetleyiciler, 3 ayrı blok halinde bulunan tümleşik (entegre) blok kümeleridir.

Bir sisteme dışarıdan gelebilecek bir tepkiyi algılayıp, yorumlayıp yanıt verebilmek için bir giriş-çıkış birimi, bir hafıza alanı birde mikroişlemciye ihtiyaç duyulmaktadır. Bu üçlü grup fiziksel olarak fazla yer kaplayarak yapıların ya büyüklüklerini arttırmış ya da sistemin asıl işlevini yerine getirmesinde kısıtlamalara yol açmıştır.

Mikroişlemcilerin kullanımı birçok işlem açısında dönüm noktası olmuş, ilerleyen teknoloji mikroişlemcilerin ve çevresinde bulunan donanımlarının hacimsel büyüklüğü karşısında küçülme eğilimine gitmiştir. İşte bu duruma yardımcı olup tümleşik devre ihtiyacına cevap verebilmek için bu sistemleri tek bir entegre de toplama fikri doğmuştur. Bu fikir elektronik dünyasında büyük sistemlerin en can alıcı noktasını oluşturmaya başlamıştır. Bu tümleşik devreler Mikrodenetleyici olarak adlandırılmıştır. Böylelikle giriş çıkış birimi, mikroişlemci ve hafıza alanını bir arada bulunduran bu tümleşik devreler birçok ihtiyaca cevap verebilecek özelliklere sahip olmuştur [10]. Şekil 4.1’ de mikrodenetleyicinin genel yapısı görülmektedir.

Şekil 4. 1: Mikrodenetleyicilerin Genel Yapısı

Şekil 4.1’ de görüldüğü gibi mikrodetleyicilerin iç yapısında bulunan mikroişlemci, giriş/çıkış birimi, rastgele erişimli bellek (Random Access Memory-RAM) ile bu mikrodenetleyici ile karşılıklı haberleşme sağlayacak çevre birimler yer almaktadır. Mikrodetleyicilerin ana çalışma mantığı ise şöyledir: Algılayıcı veya buton gibi çevresel modüllerden gelen sayısal bilgiyi giriş birimlerinden alarak RAM bellek aracılığıyla mikroişlemciye iletir. Mikroişlemciye gelen bilgi programın içeriğine göre işlenip, çıkış birimleri aracılığıyla motor, röle gibi çevresel modüllere gönderilir.

4.1.2. Çoklu Ürün Dağıtım Sisteminde kullanılan mikrodenetleyicinin seçimi Mikrodenetleyici üreten pek çok elektronik firması bulunmaktadır. Bu firmalar kullanıcıların sıklıkla tercih ettikleri çalışma isteklerini yerine getirmek üzere farklı özelliklere sahip mikrodenetleyici üretirler. Kullanıcı firmalar da tasarımını yapmayı düşündükleri sistemlere yönelik olarak belirlemiş oldukları özelliklere sahip mikrodenetleyicileri tercih ederler.

Çoklu Ürün Dağıtım Sistemi’ nin tasarımında Microchip firmasının üretmiş olduğu PIC 16F877A mikrodenetleyicisi tercih edilmiştir. Peripheral Interface Controller (Çevresel Arayüz Denetleyicisi) kelimelerinin baş harflerinden oluşan PIC, önceleri Programmable Interface Controller olarak sonraki yıllarda Programmable Intelligent Computer olarak da adlandırılmıştır [11]. Bu mikrodenetleyicinin tercih edilme sebepleri şöyle sıralayabilir:

a) Giriş çıkış sayısının tasarım için yeterli olması: ÇÜDS’ nde dışarıdan gelen verilerin değerlendirilip daha sonra çevresel birimlere aktarılabilmesi için giriş ve çıkış birimlerine ihtiyaç bulunmaktadır. Projeye tasarım esnasında bakıldığı zaman 5 - 8 arası giriş ucuna, 10 - 18 arasında ise çıkış ucuna ihtiyaç duyulmaktadır. Şekil 4.2’ de PIC 16F877A mikrodenetleyicisinin bağlantı uçları görülmektedir [12].

Şekil 4.2’ den anlaşılacağı üzere PIC 16F877A’ nın PortA’ ya ait 6 adet, PortB’ ye ait 8 adet, PortC’ ye ait 8 adet, PortD’ ye ait 8 adet, PortE’ ait 3 adet olmak üzere toplam 33 adet giriş ve çıkış ucu bulunmaktadır. ÇÜDS’ nde kullanılması düşünülen giriş ve çıkış sayısı ise 15 ile 26 arasındadır. Bu değerlere bakıldığı zaman çoklu ürün dağıtım sisteminin sistem kontrol devresinin tasarımında PIC 16F877A’ nın kullanılmasının doğru olacağı düşünülmüştür.

b) Kullanım alanının genişliği: Elektronik firmalar tasarımlarını gerçekleştirirken mikrodenetleyicileri tercih etme nedenlerinden biri de piyasadaki kullanım alanın genişliğidir. Bir mikrodenetleyici ne kadar fazla programcı tarafından tercih edilirse mikrodenetleyici üreticileri de o mikrodenetleyiciye ait özellikleri daha kısa zamanda geliştirir. Piyasada sıklıkla Microchip firmasının üretmiş olduğu mikrodenetleyici tercih edilmektedir. Bu mikrodenetleyicinin tercih edilme sebepleri arasında bu firmanın üretmiş olduğu mikrodenetleyici grubuna ait donanımları barındıran teknik doküman sayısının fazla oluşu, piyasada mevcut olan elektronik devre elamanlarının bu mikrodenetleyici ile uyumlu çalışması, kolaylıkla temin edilebilmesi ve bu mikrodenetleyici grubunun birçok yazılımı desteklemekte olması gösterilebilir.

c) Program belleğinin ideal boyutlarda olması: PIC 16F877A’ nın 8Kbyte’ lık program beleği vardır. Her bellek hücresinde 14 bit uzunluğundaki program komutları saklanır. Program belleği flash teknolojisine sahiptir. Ayrıca EEPROM veri belleği 256 byte, kullanıcı RAM 368×8 byte özelliklerine sahiptir [13].

d) Programın yazılacağı yazılımın desteklemesi: Elektronik devrelerde tasarım gerçekleştirilirken bir programlama dili tercih edilmelidir. Elektronik sistemin programı, seçilen programlama diline paralel olarak bir derleyici program aracılığıyla yapılır. Bu derleyici listesinde yer alan mikrodenetleyici marka ve modelleri programın yazılması, derlenmesi, benzetimin gerçekleştirilmesi ve ardından da mikrodenetleyiciye yüklenmesi açısında önem teşkil etmektedir.

ÇÜDS’ nde kullanılacak mikrodenetleyicinin programı PIC Basic Pro ® adlı program aracılığıyla yapılmıştır. Bu programın listesinde PIC 16F877A’ nın da

bulunduğu yazılımın kolay temin edilebilmesi nedeniyle ÇÜDS’ ün programlanmasında PIC 16F877A tercih edilmiştir.

e) Programın derlenmesinden sonra benzetimi gerçekleştirmek için kullanılacak programın desteklemesi: Mikrodenetleyici programının yazılması ve derleme işleminin yapılmasından sonra programın derlenmiş halini mikrodenetleyiciye yüklemeden önce sistemle uyumluğunu ve programın çalışmasını sanal ortamda kontrol etmek gerekmektedir. Bu kontrol işlemi gerçekleştirilirken bir takım programlara ihtiyaç duyulur. Bu programlar aracılığıyla sistemin gerçek zamanda karşılaşacağı sorunların daha önceden test edilerek sorunsuz olarak mikrodenetleyiciye yüklenmesi sağlanabilir. Bu programlar çeşitli mikrodenetleyici marka ve modelinin benzetimini yapmaktadır.

ÇÜDS’ nde kullanılacak PIC 16F877A mikrodenetleyicisinin benzetimi Proteus ® adlı benzetim program aracılığıyla yapılmıştır.

f) Gerçek zamanda programı mikrodenetleyiciye yükleyebilme kolaylığı: Mikrodenetleyicilerin programlanmasının ardından programın derlenmiş halini mikrodenetleyicilere aktarılması gerekmektedir. Bu yükleme işlemi mikrodenetleyiciyi destekleyen arayüzler ve yükleme kartları aracılığıyla yapılmaktadır.

PIC 16F877A’ yı destekleyen arayüz ve yükleme kartlarının piyasada ve internet ortamında kolaylıkla bulunabilmesi ÇÜDS’ nin programlanmasında PIC 16F877A’ nın tercih edilmesine sebep olmuştur.

4.2. Çoklu Ürün Dağıtım Sisteminde Yer Alan Elektronik Devrelerin