Minden elektronikus eszközt, amelyet a mindennapi életünkben használunk, elektromos és elektronikai projektek áramkörök. Ezek az elektromos éselektronikaaz áramkörök különféle technológiák, például vákuum felhasználásával tervezhetőkcsövek- technológia, tranzisztortechnológia, integrált áramkör vagy IC technológia, mikroprocesszoros technológia ésmikrovezérlőtechnológia. Ezek a technológiák diszkrét elektromos és elektronikus alkatrészek, integrált áramkörök, mikroprocesszorok és mikrokontrollerek segítségével valósíthatók meg. Ebben a cikkben megvitatjuk a beágyazott rendszerek legjobb technológiáját az IC technológiák és a fejlett IC technológiák, például a mikrokontroller IC technológiák között. De elsősorban a továbblépés előtt tudnunk kell, mi is az IC technológiamikrovezérlőIC technológia.
Beágyazott rendszerek technológiái
IC technológia
A korábbi napokban a beágyazott rendszerű készülékeket vákuumcsövek felhasználásával tervezték meg, amelyek nagysága nagyobb és drágább. Az első pontú tranzisztort John Bardeen és Walter Brattain fejlesztette ki a Bell Labs-nál 1947-ben. Ezután a tranzisztorok találmánya csökkentette és kicserélte aterjedelmes drágavákuumcsövekszámítógépektervez. Ezt követően atranzisztorokhasználat csökkentette az áramkörök méretét, mivel ezek a tranzisztorok kisebb méretűek, gazdaságosak, gyorsabbak a teljesítményükben, megbízhatóak és nagyon kevesebb energiát fogyasztanak. Áramköröképíttranzisztorok és egyéb felhasználásával diszkrét elektronikus alkatrészek diszkrét áramköröknek nevezzük.
IC technológia
Forradalmi változás történt a tervezésben elektromos éselektronikaáramkörök és számítógépek integrált áramkörök vagy IC-technológiák találmányával. Az integrált áramkörök nagyon kicsiek, nagyon megbízhatóak, a leggazdaságosabbak és nagyon egyszerűen használhatók. Ezt az IC technológia koncepciót 1958-ban vezették be, és ez az IC technológia sok elektromos és elektronikus eszközt miniatűrizált, mint például mobiltelefonok, laptopok, számítógépek és sok más eszköz. Az integrált áramkör meghatározható akészletegy kis félvezető anyagú lemezre integrált elektronikus áramkörök, amelyeket általában szilícium chipnek neveznek. Minden IC nagyon kompakt lehet, számtalan tranzisztort és egyéb alkatrészt tartalmazhat nagyon kis területen.
Az IC technológia generációi
Az integrált áramkörök különböző generációk, alapján osztályozottszámtranzisztorok integrált áramköri chipeken használják. Ezek a következők: Kis léptékű integráció (SSI), néhány tíz tranzisztort tartalmazó integrált áramkörök. Az 1960-as évek közepes méretű integrációval (MSI), integrált áramköri chipekkel rendelkeznek, amelyek több száz tranzisztort tartalmaznak. Ban ben1970-es évek voltak nagyokskálaintegráció (LSI), ahol minden chipbe több tízezer tranzisztort integrálnak. Az 1980-as években nagyon nagy léptékű integráció volt (VLSI), ahol minden chipbe több százezer tranzisztort integráltak. Továbbá fejlesztik az ultra nagyszabású integrációt (ULSI), chipenként több mint egymillió tranzisztort, az ostya méretű integrációt (WSI), a rendszer a chipen (SOC) és a háromdimenziós integrált áramköröket (3D-IC). Integrált áramkörök, például 555timer IC, 741 műveleti erősítő, CMOS, NMOS, BICMOS technológia , és így tovább az IC technológia gyakorlati példáinak számítanak.
Az IC-k típusai
Vannak különböző típusú integrált áramkörök például ADC, DAC, erősítők, energiagazdálkodási IC-k, óra- és időzítő-IC-k és interfész-IC-kmertkülönféle beágyazott rendszerek.
Az IC technológia alkalmazása
Napelemes töltésvezérlő az IC technológiával, az Edgefxkits.com
Nem-mikrovezérlőalapú napelemes töltésszabályozó A projekt az IC technológia egyszerű alkalmazása. Ebben a projektben ellenőrzött töltési mechanizmust érnek el, hogy elkerüljék a töltést,túltöltés, és a mély kisülési körülmények használat nélkülmikrovezérlő. Egy készlet műveleti erősítők használtösszehasonlító elemként a panel feszültségének és terhelési áramának figyelemmel kísérésérefolyamatosan. A zöld és a piros LED-ek jelzésre szolgálnak. A zöld LED-eket a teljesen feltöltött akkumulátor állapotának jelzésére használják, feltöltött, túlterhelt vagy mély lemerülési állapotokat pedig piros LED-ek jelzik.
Napelemes töltésvezérlő áramkör IC technológiával, az Edgefxkits.com
Teljesítmény félvezető kapcsoló MOSFETlevágására szolgálBetöltés, ha a piros LED-ek az akkumulátor lemerülését vagy a túlterhelés állapotát jelzik. Ha zöld LED-ek világítanakjelezzékteljesen feltöltött állapotakkumulátor, akkor a napenergiát egy tranzisztor segítségével megkerülik az áramkörben lévő álterhelésnek. Így az akkumulátor védettformaa töltés felett. Ez a projekt tovább fokozható a GSM modem ésmikrovezérlőa kommunikáció elérése érdekében a szolárrendszer és az ellenőrző helyiség arendszer.
MikrovezérlőIC
A mikrokontroller egy fejlett IC vagy integrált áramkör, amely további perifériákkal van beépítve. A fejlesztés és a beágyazott rendszerek' alkalmazások növekszik- az IC technológiák, például a mikroprocesszoros technológiák fejlődésével, és -mikrovezérlőtechnológia. A tranzisztortechnológia, az IC technológia hátrányait a fejlett IC technológiák mikroprocesszoros és mikrovezérlő technológiájával csökkentették. A mikroprocesszor egyetlen vagy néhány integrált áramkörbe integrálja a számítógép központi processzorának (CPU) funkcióit. A mjégvezérlőegység a-ként kezelhetőkis számítógépegyetlen integrált áramkörön, amely egy kis központi processzorból, kristályoszcillátorból, időzítőkből, watchdogból és analóg I / O-ból áll. Különböző típusú regiszterek, megszakítások vannak, amelyeket bizonyos konkrét feladatokhoz használnak.Mikrovezérlőkkülönböző típusúak, például AVR mikrovezérlő, PIC mikrovezérlő stb. De tipikusan 8051mikrovezérlő Az IC-t a beágyazott rendszerek legtöbb alkalmazásához használják.
8051 mikrovezérlő
Ha IC technológiát használunk, akkor több behatárolt összetevőre van szükség egyes feladatok végrehajtásához a beágyazott rendszerekben. Ha fejlett IC technológiát használunk, mint plmikrovezérlőtechnológiát, akkor csak néhány egyszerű programozási sor megírásával több feladatot is elvégezhetünk. Így aszáma diszkrét alkatrészek közül az áramkörök mérete, összetettsége és költsége csökkenthető a beágyazott rendszerekbenmikrovezérlőtechnológia.
A mikrokontroller technológia alkalmazása
A mikrokontrollert használó szolár töltésszabályozó a tipikus alkalmazása mikrovezérlő fejlett ICtechnológia. A napenergia hatékony felhasználása érdekében napenergiával működő világításrendszerek, beleértvenapelemes lámpákat, napelemes utcai lámpákat, valamint napelemes ház- és kertvilágítási rendszereket használnak vidéki és városi területeken is. A napenergia-rendszer főleg négy főből állalkatrészek: fotovoltaikusmodul, újratölthető akkumulátor, terhelés és szolár töltésszabályozó.
Napelemes töltésvezérlő mikrokontroller technológiával
A napenergia-rendszer blokkvázlata négy fő blokk használatávalmikrovezérlőa technológiát az ábra mutatja. E négy komponens közül vegye figyelembe a mikrokontrollert használó szolár töltésszabályozót, amely fontos szerepet játszik a napenergia-rendszer általános teljesítményének növelésében. A használt hardver alkatrészekszolár töltésszabályozó áramköraz AT89C2051mikrovezérlő, soros ADC0831, IC7805 feszültségszabályozó , félvezető kapcsoló MOSFET, LCD kijelző, újratölthető akkumulátor, töltésszabályozás, alkonyatkor hajnalig érzékelő és terhelésszabályozás.
Egy elem5 V DC szabályozott tápellátás biztosítására szolgál amikrovezérlőamelyet az akkumulátor feszültségének figyelésére használnak az ADC segítségével.A feszültségA 0V-20V értékét V-5V-re méretezik le egy potenciálosztó segítségével, az ellenállás elrendezésével az ADC 2. érintkezőjénél, és ezek az értékek megjelennek az LCD kijelzőn. Párhuzamos szabályozási technika alkalmazásával a töltőáramnak engedni kell az áramlásátakkumulátorés leállítja az akkumulátor töltését, ha az akkumulátor teljesen fel van töltve. Az alkonyattól hajnalig érzékelőtől kapott bemeneti jelek alapján amikrovezérlőkapcsolja a töltő vagy a töltőrelét. AzLCD kijelzöhajtja amikrovezérlőa töltési üzenet megjelenítéséhez.
Napelemes töltésvezérlő áramkör mikrokontroller technológiával
Ha aakkumulátorteljesen fel van töltve (upto14V)reléa MOSFET-en keresztül feszültség alatt áll, hogy megszakítsa a töltést. Ezután elindul az 5 perces időzítőáltal mikrovezérlőés az LCD kijelzőn az akkumulátor töltöttségi szintje jelenik meg. Ha ez az időzítő letelt, akkor aakkumulátorrelével kapcsolja vissza a napelemhez, és így a szolár töltőárama addig impulzusos, amígnapfeszültségjelen van. Ha anapelem feszültségalul esik zener dióda feszültségaz alkonyattól hajnalig érzékelő , aztán amikrovezérlőjelet kap az alkonyatról hajnalra érzékelőtől, majd aktiválja a terhelést a MOSFET-en keresztül, és az LCD kijelzőn egy terhelés BE üzenet jelenik meg. Hafeszültségaz alkonyattól hajnalig érzékelő 10 V alá esik, majd amikrovezérlőkikapcsolja a terhelést aMOSFET.
A beágyazott rendszerek legjobb technológiája
Ebben a cikkben korábban az IC technológia ésmikrovezérlőIC technológia és példáik,típusok, és praktikus felhasználásamikrovezérlő és IC-technológia beágyazott rendszerek alkalmazásai röviden megvitatták. A fentiekben tárgyalt szolár töltésszabályozó a korábbi IC technológiával és fejlett IC technológiával, mint plmikrovezérlőAz IC technológia különbségeket mutat mindkét technológia között. És ez azt is mutatja, hogy mindkét technológiát továbbra is a követelmények alapján használják. Mindkét technológiának vannak bizonyos előnyei és hátrányai, míg beágyazott rendszerekhez használják őket.
Az IC technológia csökkentette az áramkörök méretét a különálló alkatrészek felhasználásával felépített áramkörök méretéhez képest. HaladómikrovezérlőAz IC technológia csökkenti az áramkörök méretét azáltal, hogy az áramkörben lévő számos integrált áramkört egyetlenre cserélimikrokontroller IC. Így az áramkörök költsége az IC technológiával kisebb, mint a diszkrét vagy tranzisztoros technológia.MikrovezérlőAz IC technológiájú áramkörök költsége alacsonyabb, mint az IC technológiával tervezett áramkörök költsége. Hasonlóképpen, számos paraméter esetén amikrovezérlőa beágyazott rendszereknél előnyösebb a technológia az IC technológiához és a diszkrét komponensű vagy tranzisztoros technológiához képest.
Különböző technológiákat alkalmazó beágyazott rendszerek
Ábramutatja beágyazott rendszerek alkalmazásai különböző technológiákkal tervezték. A beágyazott rendszerek néhány speciális alkalmazásához az IC-technológia előnyösebb, mint amikrovezérlőtechnológia. De a beágyazott rendszerek alkalmazásainak többsége kihasználjamikrovezérlőtechnológia, mivel fejlettebb és több előnye van az IC technológiához képest. Ezenkívül technikai segítséget nyújtunk az Edgefx technológiáktól a választáshozadott technológianeked akadémiai projektmunka a beágyazott rendszerek iránti érdeklődésed alapján.
