८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर्

८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर् 

 परिचयः 
८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर् व्यापकरूपेण प्रयुक्तः अत्यन्तं बहुमुखी च ८-बिट् मैक्रोकन्ट्रोलर् अस्ति यः १९८० तमे दशके आरम्भे एव एम्बेडेड्-प्रणालीनां विकासे महत्त्वपूर्णां भूमिकां निर्वहति इन्टेल् इत्यनेन डिजाइनं कृतं ८०५१ इत्येतत् उद्योगे मानकं जातम् अस्ति तथा च औद्योगिकस्वचालनम्, उपभोक्तृविद्युत्, वाहनप्रणाली, इत्यादिषु विविधक्षेत्रेषु अनुप्रयोगाः प्राप्ताः। अस्य मूलतः ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर् हार्वर्ड-आर्किटेक्चर-आधारितः अस्ति, यत्र पृथक् पृथक् आँकडा, प्रोग्राम-स्मृति-स्थानानि च सन्ति । इदं केन्द्रीयसंसाधन-एककेन, यादृच्छिक-प्रवेश-स्मृतिः, केवलं पठनीय-स्मृतिः, इनपुट्/आउटपुट्-पोर्ट्, टाइमर्/काउण्टर्, सीरियल्-सञ्चार-पोर्ट्, अन्यैः आवश्यकैः परिधीयैः च सुसज्जितं भवति वास्तुकलायां चिप्-निर्देशानां समृद्धः समुच्चयः अपि अन्तर्भवति, येन विस्तृत-अनुप्रयोगानाम् एकः शक्तिशाली, कुशलः च विकल्पः भवति । ८०५१ इत्यस्य एकं प्रमुखं विशेषता अस्य ८-बिट् केन्द्रीयसंसाधन अस्ति, यत् ८-बिट्-खण्डेषु आँकडानां संसाधनं करोति । एतेन बाइट्-आकारस्य कार्येषु दत्तांशस्य कुशलं निबन्धनं भवति, येन कार्याणां बहुलतायै उपयुक्तं भवति । मैक्रोकन्ट्रोलर् गणितं, तर्कं, नियन्त्रणनिर्देशं च समाविष्टं विविधं निर्देशसमूहं समर्थयति, येन प्रोग्रामरस्य कोडिंग्-विषये लचीलापनं प्राप्यते । ८०५१ इत्यस्य स्मृतिवास्तुकला अपरः महत्त्वपूर्णः पक्षः अस्ति । सामान्यतया एतत् अल्पमात्रायां ऑन-चिप् रैम् इत्यनेन सह आगच्छति, यत् कार्यक्रमस्य निष्पादनस्य समये आँकडाभण्डारणार्थं उपयुज्यते । रोम् तु प्रोग्राम् कोड् स्थायिरूपेण
संगृह्णाति । विशिष्टरूपान्तरानुसारं ८०५१ इत्यस्य स्मृतिमात्रा भिन्ना भवितुम् अर्हति, केचन संस्करणाः बाह्यस्मृतिविस्तारस्य अनुमतिं ददति। 
लघुचित्रम्|८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर्

इनपुट्/आउटपुट् क्षमतायाः दृष्ट्या ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर् सामान्य-उद्देश्यस्य इनपुट्/आउटपुट् पिनस्य समुच्चयेन सुसज्जितः अस्ति । एते पिनाः बाह्ययन्त्रैः सह अन्तरफलकं कर्तुं विन्यस्तुं शक्यन्ते, यथा संवेदकाः, एक्ट्यूएटर्, प्रदर्शनं, इत्यादिभिः । तदतिरिक्तं, ८०५१ प्रायः अतुल्यकालिक-समकालिकसञ्चारस्य कृते क्रमिकसञ्चारपोर्ट् दर्शयति, येन अन्यैः उपकरणैः सह आँकडाविनिमयस्य सुविधा भवति। टाइमर् तथा काउण्टर् ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य अभिन्नघटकाः सन्ति, येन सटीकसमयनिर्धारणं, घटनागणना च सक्षमा भवति । एतानि विशेषतानि सटीकसमयस्य आवश्यकतायुक्तेषु अनुप्रयोगेषु महत्त्वपूर्णाः सन्ति, यथा मोटरस्य गतिं नियन्त्रयितुं, पी डब्ल्यू एम संकेतान् जनयितुं, अथवा वास्तविकसमयप्रक्रियाणां प्रबन्धनं कर्तुं वा। ८०५१  मैक्रोकन्ट्रोलरस्य सुदृढवास्तुकला, प्रोग्रामिंग्-सुलभता, विकाससाधनानाम्, संकलकानां च व्यापक-उपलब्धतायाः कारणेन लोकप्रियता प्राप्ता अस्ति । अस्य सरलं कुशलं च डिजाइनं, विशालेन उपयोक्तृ-आधारेण सह मिलित्वा, समर्थन-हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर-इत्यस्य विशालस्य पारिस्थितिकीतन्त्रस्य निर्माणं कृतवान्, येन अनेकेषां एम्बेडेड्-प्रणाली-निर्मातृणां कृते इदं प्राधान्यं विकल्पं जातम्। वर्षेषु ८०५१ वास्तुकला विकसिता अस्ति, अनेके निर्मातारः अतिरिक्तविशेषताभिः, वर्धनैः च सह रूपान्तराणि उत्पादयन्ति । अधिक उन्नतसूक्ष्मनियन्त्रकाणां उद्भवस्य अभावेऽपि ८०५१ अनेकेषु अनुप्रयोगेषु प्रासंगिकं वर्तते, तस्य विरासतः च एम्बेडेड् सिस्टम्स् समुदायस्य निरन्तरप्रयोगे समर्थने च स्पष्टा अस्ति।

 ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य विशेषताः 
८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर् बहुमुखी ८-बिट् मैक्रोकन्ट्रोलर् अस्ति यस्य अनेकाः महत्त्वपूर्णाः विशेषताः सन्ति येन एम्बेडेड् सिस्टम् इत्यत्र तस्य व्यापकप्रयोगे योगदानं कृतम् अस्ति । अत्र ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य केचन प्रमुखविशेषताः सन्ति ।

 ८-बिट् केन्द्रीयसंसाधन: ८०५१ ८-बिट् केन्द्रीयप्रक्रियाकरण-एकके आधारितम् अस्ति, अर्थात् एतत् ८-बिट्-खण्डेषु आँकडान् संसाधयति । एतत् वास्तुकला बाइट्-आकारस्य कार्येषु दत्तांशस्य कुशलं निबन्धनं कर्तुं शक्नोति।
 हार्वर्ड आर्किटेक्चर: ८०५१ हार्वर्ड आर्किटेक्चर इत्यस्य अनुसरणं करोति, यत् आँकडानां प्रोग्रामस्मृतेः च पृथक्करणं करोति । एतत् पृथक्करणं दत्तांशं, निर्देशं च आनयितुं वेगं कार्यक्षमतां च वर्धयति।
 ऑन-चिप् रैम् तथा रोम्: ८०५१ इत्यस्मिन् सामान्यतया कार्यक्रमस्य निष्पादनस्य समये आँकडा-भण्डारणार्थं ऑन-चिप् यादृच्छिक-प्रवेश-स्मृतिः तथा च प्रोग्राम-सङ्केतस्य स्थायी-भण्डारणार्थं केवलं पठनीय-स्मृतिः अन्तर्भवति केचन प्रकाराः बाह्यस्मृतिविस्तारस्य अनुमतिं ददति।
 परिधीयविशेषताः : एतत् विभिन्नैः चिप्-परिधीयैः सह आगच्छति, यत्र टाइमर्/काउण्टर्, सीरियल-सञ्चार-पोर्ट्, सामान्य-उद्देश्य-इनपुट्/आउटपुट् पिन् च सन्ति एते परिधीययन्त्राणि बाह्ययन्त्रैः सह अन्तरक्रियायाः मैक्रोकन्ट्रोलरस्य क्षमतां वर्धयन्ति।
 टाइमर/गणकमॉड्यूल: ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरे एकं वा अधिकं वा समयनिर्धारकं/गणकं समाविष्टं भवति, यत् तेषां कार्याणां कृते अत्यावश्यकं भवति येषु सटीकसमयस्य आवश्यकता भवति, यथा विलम्बं जनयितुं वा समयान्तरं मापनं वा।
 क्रमिकसञ्चारबन्दरगाहाः क्रमिकसञ्चारपोर्ट् इत्यस्य उपस्थितिः क्रमिकसञ्चारस्य सुविधां करोति, येन 8051 अन्यैः उपकरणैः यथा संवेदकैः, प्रदर्शनैः, अन्यैः मैक्रोकन्ट्रोलरै: सह संवादं कर्तुं शक्नोति।
 घड़ीपरिपथः: ८०५१ सामान्यतया घण्टासंकेतं प्रदातुं बाह्यस्फटिकदोलकेन सह कार्यं करोति । घण्टायाः आवृत्तिः निर्देशानां निष्पादनवेगं मैक्रोकन्ट्रोलरस्य समग्रप्रदर्शनं च प्रभावितं करोति।
 व्यत्ययप्रणाली: ८०५१ एकं व्यत्ययप्रणालीं समर्थयति यत् सूक्ष्मनियन्त्रकं बाह्यघटनानां प्रतिक्रियां दातुं वा विशिष्टकार्यं प्राथमिकताम् अददात् । वास्तविकसमयप्रणालीषु बहुकार्यप्रयोगेषु च एतत् महत्त्वपूर्णम् अस्ति।
 न्यूनशक्ति-उपभोग-विधाः: ऊर्जा-संरक्षणार्थं ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरे प्रायः न्यून-शक्ति-विधाः सन्ति, येन निष्क्रिय-अथवा स्टैण्डबाई-कालेषु न्यूनीकृत-शक्ति-स्तरयोः कार्यं कर्तुं शक्यते।
 व्यापक उद्योगसमर्थनम्: 8051 आर्किटेक्चरेन व्यापकं उद्योगसमर्थनं प्राप्तम्, येन विविधविकाससाधनानाम्, संकलकानां, समर्थनहार्डवेयरस्य च विस्तृतपरिधिः उपलब्धः अस्ति एतेन तस्य दीर्घायुषः, विविधप्रयोगेषु निरन्तरप्रयोगे च योगदानं जातम्।

एतानि विशेषतानि सामूहिकरूपेण ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरम् विविधानां एम्बेडेड् सिस्टम् अनुप्रयोगानाम् कृते विश्वसनीयं विकल्पं कुर्वन्ति, तस्य वास्तुकला च अनन्तरं मैक्रोकन्ट्रोलराणां डिजाइनं प्रभावितवती अस्ति।

 ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य प्रत्येकस्य पिन्नस्य कार्याणि 
८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य मानकपिनविन्यासः भवति, प्रत्येकं पिनः च विशिष्टं कार्यं करोति । अत्र ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरे प्रत्येकस्य पिनस्य कार्याणां संक्षिप्तं अवलोकनं भवति:।
सञ्चिका:Pindiagram8051.png

 ·        वी सी सी (पिन् ४०): विद्युत् आपूर्ति वोल्टेज। मैक्रोकन्ट्रोलरं शक्तिं दातुं सकारात्मकसप्लाई वोल्टेज इत्यनेन सह सम्बद्धं भवति ।
 ·        जी एन् डी (पिन् २०): भूमि। प्रणाल्याः भूमौ सम्बद्धः।     
 पोर्ट् १ (पिन् १ तः ८): सामान्य-उद्देश्य-इनपुट/आउटपुट पिन । इनपुट् अथवा आउटपुट् ऑपरेशन्स् कृते उपयोक्तुं शक्यते।
 ·        पोर्ट् २ (पिन् २१ तः २८): सामान्य-उद्देश्य-इनपुट/आउटपुट पिन। पोर्ट् १ इत्यस्य सदृशम्।
 ·        पोर्ट् ३ (पिन् १० तः १७): सामान्य-उद्देश्य-इनपुट्/आउटपुट् पिनः। तदतिरिक्तं अस्य बहुविधानि विशेषकार्यं भवति, यथा क्रमिकसञ्चार-अन्तरफलकस्य भागरूपेण कार्यं कर्तुं।
 ·        पोर्ट् ० (पिन् ३२ तः ३९): सामान्य-उद्देश्य-इनपुट/आउटपुट पिनः । बाह्यस्मृति-अन्तरफलकस्य समये पता/दत्तांशबसरूपेण अपि उपयोक्तुं शक्यते।
 ·        आर् एस् टी (पिन् ९): पुनः सेट् करें। यदा अस्मिन् पिने उच्चसंकेतः प्रयुक्तः भवति तदा सः मैक्रोकन्ट्रोलरं पुनः सेट् करोति ।
 ·        वी पी पी (पिन् ३१): बाह्यप्रवेश/प्रोग्रामिंग सक्षमम्। बाह्यकार्यक्रमस्मृति-अन्तरफलकस्य समये उपयुज्यते । यदि मैक्रोकन्ट्रोलर् बाह्यस्मृत्यर्थं विन्यस्तः अस्ति तर्हि सः कार्यक्रम स्मृतिसक्षमरूपेण कार्यं करोति ।
 ·        ए एल् ई (पिन् ३०): पता लैच सक्षम। पता-दत्तांशबसस्य बहुगुणीकरणाय उपयुज्यते । केषुचित् सन्दर्भेषु प्रोग्रामिंग् कृते तस्य उपयोगः भवितुं शक्नोति।
 ·        पी सेन (पिन् २९): प्रोग्राम स्टोर सक्षम। यदा मैक्रोकन्ट्रोलरस्य बाह्यप्रोग्रामस्मृत्याः निर्देशान् आनेतुं आवश्यकं भवति तदा सक्रियम् ।
 ·        एक्स् टल् १ (पिन् १८): बाह्य स्फटिक इनपुट। घण्टासंकेतं प्रदातुं बाह्यस्फटिकदोलकेन वा अनुनादकं वा सह सम्बद्धं भवति ।
 ·        एक्स् टल् २ (पिन् १९): बाह्य स्फटिक आउटपुट। घण्टासंकेतं प्रदातुं बाह्यस्फटिकदोलकेन वा अनुनादकं वा सह सम्बद्धं भवति ।
 ·        आर् एक्स् डी (पिन् १०): सीरियल रिसीव डाटा। क्रमिकसञ्चारस्य कृते उपयुज्यते।
 ·        टी एक्स डी (पिन् ११): क्रमिकं संचरणं आँकडा। क्रमिकसञ्चारस्य कृते उपयुज्यते ।
 ·        टी ० (पिन् २१): टाइमर ० बाह्य इनपुट। कृते बाह्यनिवेशरूपेण उपयुज्यते ।
 ·        टी १ (पिन् २२): टाइमर १ बाह्य इनपुट। कृते बाह्यनिवेशरूपेण उपयुज्यते ।
 ·        ऐ एन् टी ० (पिन् १९): बाह्य व्यत्यय ०. बाह्य व्यत्यय निवेश।
 ·        ऐ एन् टी १ (पिन् १८): बाह्यव्यत्ययः १. अन्यः बाह्यव्यत्ययनिवेशः।

एते ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य प्राथमिकपिनानि सन्ति, तेषां कार्याणि विशिष्टरूपान्तरस्य अथवा निर्मातुः आधारेण किञ्चित् भिन्नानि भवितुम् अर्हन्ति । बहुमुखी पिन विन्यासः ८०५१ इत्यस्य एम्बेडेड् सिस्टम् इत्यस्मिन् विविधप्रयोगानाम् अनुकूलतां ददाति।

 ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलर् इत्यस्य ब्लाक्-रेखाचित्रम् 
८०५१ मैक्रोकण्ट्रोलर् इतीदं हार्वर्ड्-वास्तुकलया युक्तं लोकप्रियं 8-बिट् मैक्रोकण्ट्रोलर् अस्ति, अर्थात् एतत् प्रोग्राम्-निर्देशानां दत्तांशानां च कृते पृथक् पृथक् स्मृतिस्थानानि उपयुञ्जते। अत्र तस्य ब्लाक्-रेखाचित्रस्य विच्छेदः अस्ति।
Small picture

 अर्थमेटिक्-लाजिक्-यूनिट् (ए. एल्. यु.) इति ८-बिट्-दत्तांशेषु अर्थमेटिक्-लाजिकल्-कार्याणि निर्वहति।
 प्रोग्राम्-स्टेटस्-वर्ड् (पि. एस्. डब्ल्यू.) ए. एल्. यु. कार्याणां परिणामं सूचयन् भण्डारकानां ध्वजं स्थापयति। 
 संचयकः (अ) अस्थायी-दत्तांशसञ्चयार्थं तथा ए. एल्. यु. कार्येषु भागं ग्रहीतुं 8-बिट् पञ्जीकरणं करोति।
 बी-रिजिस्टर्-अस्थायी-दत्तांश-सञ्चयस्य तथा ए. एल्. यू.-कार्याणां कृते अन्यः 8-बिट्-रिजिस्टर्।
 प्रोग्राम्-स्मृतिः (रोम्) प्रोग्राम्-निर्देशान् सञ्चालयति। 
 दत्तांश-स्मृतिः  प्रोग्राम्-निष्पादनसमये अस्थायि-दत्तांशं सञ्चालयति। 
 अड्रस् बस् (१६-बिट्) इत्यस्य उपयोगः दत्तांश-ग्रहणार्थं निर्देश-पुनःप्राप्त्यर्थं च स्मृतिस्थानानि निर्दिष्टुं भवति।
 दत्तांश-बस् (८-बिट्) इति दत्तांशं स्मृतिं, तथा परिधीयानां मध्ये स्थानान्तरयति।
 इन्पुट्/औट्पुट् पोर्ट्स्-बाह्य-उपकरणैः सह अन्तरापृष्ठार्थं चत्वारः ८-बिट् द्वि-दिशात्मक-पोर्ट्स्।
 टैमर्स्/कौण्टर्स्-विलम्बं जनयितुं, पल्स्-विड्त्स् इत्यादीनां मापनार्थं द्वौ १६-बिट्-टैमर्स्/कौण्टर्स्।
 इन्टरप्ट् सिस्टम्-बाह्य-घटनाभ्यः प्रोग्राम्-निष्पादनं तात्कालिक-कार्याणि च अस्थायीरूपेण स्थगयितुं अनुमतिं ददति।
 प्रोग्राम्-कौण्टर् (पी. सी.) इति १६-बिट् पञ्जीकरणं यत् प्रोग्राम्-स्मृतितः आनेतुं अग्रिम-निर्देशस्य निरीक्षणं करोति।
 दत्तांश-सूचकः (डी. पी. टी. आर्.) १६-बिट् पञ्जीकरणं परोक्ष-सङ्केतनस्य तथा दत्तांश-सारणी-कुशलप्रवर्तनस्य कृते उपयुज्यते।

८०५१ मानवभाषाः न जानाति। भवन्तः असेम्ब्लि-भाषायां अथवा एम्बेडेड्-सी इत्यादिषु उच्चस्तरीयेषु भाषासु प्रोग्राम्-इत्येतान् लिखितुम् अर्हन्ति। एते प्रोग्राम्-विशेषाः मैक्रोकन्ट्रोलर् इत्यस्य निष्पादनार्थं निर्देशानाम् क्रमं निरूपयन्ति, बाह्यघटकैः सह सः कथं अन्योन्यक्रिया करोति इति नियन्त्रयन्ति। 

कम्पैलर् इत्यादीनां विशेष-तन्त्रांश-साधनानां उपयोगेन भवतः प्रोग्राम् इतीदं 8051 इत्यनेन अवगन्तुं निष्पादयितुं च समर्थं प्रारूपरूपेण परिवर्त्यते।

 अनुप्रयोगाः 
८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य बहुमुख्यतायाः, विश्वसनीयतायाः, उपयोगस्य च सुगमतायाः कारणात् एम्बेडेड्-प्रणालीनां विस्तृतपरिधिषु अनुप्रयोगाः प्राप्ताः । ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलराणां केचन सामान्यप्रयोगाः अत्र सन्ति।

 औद्योगिकस्वचालनम् : ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलराणां उपयोगः औद्योगिकस्वचालनप्रणालीषु प्रक्रियानियन्त्रणं, निरीक्षणं, आँकडा-अधिग्रहणम् इत्यादीनां कार्याणां कृते व्यापकरूपेण भवति ।
 गृहस्वचालनम् : ते गृहस्वचालनप्रणालीषु गृहेषु उपकरणानां नियन्त्रणार्थं निरीक्षणार्थं च नियोजिताः भवन्ति, यथा प्रकाशः, तापनं, सुरक्षाप्रणाली च।
 उपभोक्तृविद्युत्शास्त्रम् : ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलराणां उपयोगः विभिन्नेषु उपभोक्तृविद्युत्यन्त्रेषु भवति, यत्र टीवी-दूरनियन्त्रणं, वातानुकूलकं, वाशिंगयन्त्रं, माइक्रोवेव-ओवनं च सन्ति।
 वाहनप्रणाली : ते वाहनविद्युत्प्रणाल्याः अनुप्रयोगं प्राप्नुवन्ति, यथा इञ्जिननियन्त्रण-एककाः, एण्टी-लॉक-ब्रेकिंग-प्रणाली, एयरबैग-नियन्त्रण-प्रणाली च।
 चिकित्सायन्त्राणि : ८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलराणां उपयोगः चिकित्सासाधनेषु यथा इन्फ्यूजनपम्पः, रक्तचापनिरीक्षकः, ग्लूकोजमीटर् च भवति ।
 यातायातप्रकाशनियन्त्रणप्रणाली : चौराहेषु यातायातप्रवाहस्य कुशलतापूर्वकं प्रबन्धनार्थं यातायातप्रकाशनियन्त्रणप्रणालीषु तेषां उपयोगः भवति ।

एल्. ई. डी. इति नेत्रच्छादनं करोतु-एका मूलप्रकल्पे नियमितावधौ एल्. ई. डी. इत्यस्य प्रज्वलनम् अपि च निष्क्रियीकरणं च भवति। एतत् निर्गमयन्त्रस्य नियन्त्रणं प्रदर्शयति। संवेदक-दत्तांशं पठतु-भवान् तापमान-संवेदकम् योजयित्वा सङ्केतं लिखित्वा तापमान-मूल्यानि पठित्वा तान् प्रदर्शयितुं शक्नोति। सिम्पल रोबोटिक्स्-८०५१ इत्यस्य उपयोगः मूलभूत-रोबोट् इत्येतान् नियन्त्रयितुं शक्यते। संवेदक-दत्तांशं पठित्वा, मोटर्-नियन्त्रणेन च रोबोट् एकं मार्गं न्याविगेट् कर्तुं शक्नोति।

८०५१ मैक्रोकन्ट्रोलरस्य लोकप्रियता तस्य सुदृढवास्तुकला, विस्तृतपरिधीयसमर्थनम्, विकासकानां विशालसमुदायः च अस्ति। कतिपयदशकपूर्वं प्रवर्तमानस्य अभावेऽपि ८०५१ अनेकेषु एम्बेडेड्-अनुप्रयोगेषु प्रासंगिकं वर्तते, आधुनिक-डिजाइन-मध्ये वर्धित-रूपान्तराणां व्युत्पन्नानां च उपयोगेन सह तस्य विरासतः निरन्तरं वर्तते।

 सन्दर्भः  
https://www.geeksforgeeks.org/introduction-to-8051-microcontroller/

The 8051 Microcontroller and Embedded Systems Using Assembly and C