Vi xử lý là gì ? Ứng dụng của vi xử lý trong đời sống!

      Một trong những phát minh quan trọng bậc nhất của thế kỷ 20 đó chính là transistor. Nó là nền tảng để xây dựng và phát triển những bộ vi xử lý thông minh trong các máy tính và máy móc điện tử tự động. Vậy vi xử lý là gì? Chúng được ứng dụng như thế nào trong các máy móc tự động? Bài viết này tôi sẽ nói rõ cho các bạn  biết cơ bàn về vi xử lý, cách chúng được sử dụng và những mạch điện cơ bản của vi xử lý.
Vi xử lý là gì

       Vi xử lý là một vi mạch tích hợp được thiết kế từ nhiều transistor ghép lại trên một vi mạch tích hợp. Chúng có khả năng tính toán và đưa ra kết quả bằng những tín hiệu điện.   Trong cuộc sống cần rất nhiều tính toán nhằm phục vụ quá trình lưu trữ, sản xuất , quản lý hàng  hóa. Các IC  tích hợp thông thường không có khả năng giải quyết được vấn đề này vì thế mà người ta đã chế tạo ra vi xử lý. Để minh họa cho điều đó tôi xin lấy ví dụ như sau: Một chiếc máy đếm tiền sẽ đếm số tờ tiền cùng mệnh giá và sau đó tự động nhân số tờ tiền đếm được với mệnh giá của nó rồi hiển thị tổng số tiền có được. Vậy linh kiện nào có thể giải quyết được vấn đề trên? Con người có thể tính bằng tay, hoặc bằng công thức toán học. Còn với máy móc thì nó phải nhờ vi xử lý làm điều đó. Tất cả những dữ liệu nhập vào đều được số hóa để biến thành tín hiệu điện, vi xử lý sẽ hiểu được tín hiệu điện này rồi xử lý phép tính sau đó lại giải mã thành các con số hiển thị trên màn hình cho con người hiểu. Để hiểu được quá trình mã hóa và giải mã từ ký tự , con số ta hay dùng  thành tín hiệu điện đòi hỏi bạn phải là một người hiểu về điện tử và tin học lên tôi không giải thích sâu hơn sẽ làm bạn cảm thấy quá khó hiểu. Bạn chỉ cần biết rằng vi xử lý cũng là một vi mạch tích hợp, một IC nhưng có khả năng nhận dữ liệu từ con người rồi xử lý, tính toán dữ liệu này và đưa ra kết quả.  Chính điều đó tạo lên một chiếc máy tính, một chiếc máy tự động và nhiều thiết bị có khả năng lập trình , lưu trữ.

BỘ VI XỬ LÝ 4 BIT ĐẦU TIÊN CỦA INTEL

Ứng dụng của vi xử lý trong đời sống 

    Với kinh nghiệm sửa điện tử dân dụng, dạy học sửa điện tử dân dụng chuyên nghiệp tôi có thể nói rằng vi xử lý đang được ứng dụng rộng dãi trên các thiết bị điện tử như bếp từ, nồi cơm điện tử, lò vi sóng, máy giặt, TV, DVD, amply, điện thoại di động, máy ép tóc, máy tạo ẩm, quạt điện tử, ô tô, xe máy, máy bay, tên lửa hành trình....Đặc điểm chung của những thiết bị này là có thể nhận lệnh từ người dùng như tăng giảm tốc độ, nhiệt độ, màu sắc, độ sáng... để điều khiển thiết bị hoạt động như ý muốn của con người. Nói cách khác thì những thiết bị này khá thông minh và thực hiện tự động theo chủ ý của con người.

ỨNG DỤNG CỦA VI XỬ LÝ TRONG MẠCH ĐIỆN

     Sở dĩ vi xử lý có thể giúp con người tự động hóa trong quá trình sản xuất , phục vụ cuộc sống vì chúng có khả năng sau:

- Nhận lệnh thao tác từ người dùng thông qua bàn phím, nút nhấn, cảm biến đo lường
- Nhận dữ liệu từ những vi xử lý khác
- Xử lý tính toán, giải mã dữ liệu
- Đưa kết quả đầu ra để hiển thị dữ liệu qua màn hình
-Đưa kết quả đầu ra  bằng tín hiệu điện để điều khiển còi báo, động cơ, bóng đèn, sợi đốt, màn hình...
.. Chính nhờ những khả năng đó mà con người đã sử dụng những bộ vi xử lý chuyên dụng để tích hợp trên các thiết bị điện tử thông minh có khẳ năng tự động hóa hoàn toàn

Mạch điện cơ bản của hệ thống vi xử lý, vi điều khiển

        Chúng ta biết rằng vi xử lý cũng là một vi mạch tích hợp, tức là nó cũng được coi là một IC. Vì thế thì yêu cầu đầu tiên của mạch điện cho vi xử lý chính là nguồn nuôi cho nó. Hầu hết các vi xử lý hiện đại được thiết với hai chuẩn nguồn nuôi đó là 3.3 V và 5V.  Trước khi kiểm tra hoạt động của bất cứ thiết bị điện tử nào sử dụng  vi xử lý ( còn gọi là chip điều khiển) thì phải kiểm tra nguồn nuôi này còn tốt hay không. Nếu mất nguồn nuôi này thì thiết bị đó sẽ bị tê liệt hoàn toàn. Ngoài ra do đặc tính của vi xử lý hoạt động, tính toán trên xung dao động nên mạch điện cần bộ tạo xung cho nó. Tùy từng loại vi xử lý, nhà thiết kế mạch điện mà mạch tạo dao động có thể sử dụng thạch anh hoặc dao dộng sử dụng tụ điện và điện trở. Hỏng mạch dao động này thì vi xử lý không hoạt động được dẫn đến thiết bị cũng tê liệt hoàn toàn.

MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN CỦA VI XỬ LÝ

Cách nhận biết vi  xử lý trên bo mạch

Để phân biệt giữa IC thườn và vi xử lý thì khi người ta nhìn vào bảng mạch người ta sẽ quan sát các dấu hiệu sau đây:
- Các vi xử lý thường có ký hiệu MCU, uP, CPU, Microcontroller,  Processing
- Các vi xử lý được dùng trong bo mạch có cảm biến, có  bàn phím, nút nhấn, mắt nhận hồng ngoại..
- Các vi xử lý dùng chuẩn điện áp 3.3 V hoặc 5V làm nguồn nuôi
- Các vi xử lý thường đi kèm với thạch anh , tụ điện , điện trở để tạo dao động. Nếu bạn thấy một con IC nào mà bên cạnh có con thạch anh nối với nó thì nó chính là vi xử lý đấy

Cách sửa chữa thiết bị, bo mạch có vi xử lý ( chip điều khiển )

- Nếu biết chắc chắn vi xử lý chết thì tìm nhà sản xuất để mua chíp mới rồi thay thế. 

- Nếu vi xử lý chưa chết thì kiểm tra :

+ Nguồn điện cấp cho vi xử lý đủ chưa?
+ Thạch anh , tụ điện, điện trở dao động còn tốt không? --->Thay thử thạch anh , tụ điện và điện trở tương đương rồi quan sát hoạt động
+ Chân Reset của vi xử lý có điện áp được cấp đúng chưa ? Reset ở mức cao hay mức thấp?
+ Các phím bấm trên bo mạch có chập, chạm gì không?

   Nếu tất cả các bước trên đều tốt thì kết luận vi xử lý hỏng, cần thay thế vi xử lý mới. Dĩ nhiên sẽ không có vi xử lý mới trên thị trường vì nó được lập trình. Chúng ta chỉ có thể mua chíp khi liên hệ được với nhà sản xuất thiết bị hoặc có một thiết bị tương đương để bóc tách chíp thay thế cho nhau.

Kết luận

       Tôi đã trình bày khá cơ bản về hệ thống vi xử lý trong các thiết bị điện tử . Hi vọng bài viết có ích cho nhiều bạn yêu thích kỹ thuật điện tử tự động. Nếu bạn thấy hay và có ích thì hãy chia sẻ cho mọi người cùng biết. Chúc các bạn thành công !