Každé elektronické zariadenie, ktoré používame v každodennom živote, je navrhnuté s elektrickým a projekty elektroniky obvodov. Tieto elektrické aelektronikaobvody je možné navrhovať pomocou rôznych technológií, napríklad vákuarúrky- technológia, tranzistorová technológia, integrovaný obvod alebo IC technológia, mikroprocesorová technológia a -mikrokontrolértechnológie. Tieto technológie je možné implementovať pomocou samostatných elektrických a elektronických komponentov, integrovaných obvodov, mikroprocesorov a mikrokontrolérov. V tomto článku sa budeme zaoberať najlepšou technológiou integrovaných systémov medzi IC technológiami a pokročilou IC technológiou, ako je napríklad IC technológia mikrokontrolérov. Predtým, ako budeme pokračovať, musíme predovšetkým vedieť, čo je to technológia IC amikrokontrolérIC technológia.
Technológie zabudovaných systémov
IC technológia
V predchádzajúcich dňoch boli zariadenia zabudovaného systému navrhované pomocou vákuových trubíc, ktoré by boli veľmi veľké a nákladnejšie. Prvý bodový tranzistor vyvinuli John Bardeen a Walter Brattain v Bell Labs v roku 1947. Potom vynález tranzistorov znížil a nahradilobjemné drahévákuové trubice vpočítačovvzory. Následnetranzistorypoužitie zmenšilo veľkosť obvodov, pretože tieto tranzistory majú menšiu veľkosť, sú hospodárne, majú rýchlejší výkon, sú spoľahlivé a majú menšiu spotrebu energie. Obvodystavaťpomocou tranzistorov a iné diskrétne elektronické súčiastky sa nazývajú diskrétne obvody.
IC technológia
V dizajne došlo k revolučnej zmene elektrické aelektronikaobvodov a počítače s vynálezom integrovaných obvodov alebo IC technológií. Integrované obvody sú veľmi malé, veľmi spoľahlivé, najhospodárnejšie a veľmi ľahko použiteľné. Tento koncept technológie IC bol predstavený v roku 1958 a táto technológia IC zmenšila množstvo elektrických a elektronických prístrojov, ako sú mobilné telefóny, notebooky, počítače a mnoho ďalších zariadení. Integrovaný obvod možno definovať ako anastaviťelektronických obvodov integrovaných na doske z malého polovodičového materiálu, zvyčajne nazývaných ako kremíkový čip. Každý integrovaný obvod môže byť veľmi kompaktný a obsahuje veľmi veľa miliárd tranzistorov a ďalších komponentov na veľmi malej ploche.
Generácie IC technológie
Existujú rôzne generácie integrovaných obvodov, klasifikované na základečíslotranzistorov používa sa na čipoch integrovaných obvodov. Sú to: Integrácia malého rozsahu (SSI), integrované obvody obsahujúce niekoľko počtov desiatok tranzistorov. V 60. rokoch minulého storočia došlo k integrácii stredne veľkých integrovaných obvodov (MSI) obsahujúcich stovky tranzistorov. V70. roky tam boli veľkémierková integrácia (LSI), kde sú na každom čipe integrované desiatky tisíc tranzistorov. V 80. rokoch došlo k veľmi rozsiahlej integrácii (VLSI), v ktorej sú na každom čipe integrované státisíce tranzistorov. Ďalej sa vyvíja ultra rozsiahla integrácia (ULSI), integrovaný viac ako jeden milión tranzistorov na čip, integrácia Wafer-scale (WSI), system-on-chip (SOC) a trojrozmerné integrované obvody (3D-IC). Integrované obvody ako 555 časovač IC, 741 operačných zosilňovačov, CMOS, NMOS, Technológia BICMOS , a tak ďalej sa považujú za praktické príklady technológie IC.
Typy integrovaných obvodov
Existujú rôzne typy integrovaných obvodov ako ADC, DAC, zosilňovače, integrované obvody riadenia napájania, integrované obvody hodín a časovača a integrované obvody rozhrania, ktoré sa používajúprerôzne aplikácie zabudovaných systémov.
Aplikácia IC technológie
Regulátor solárneho nabíjania využívajúci technológiu IC od Edgefxkits.com
Nie-mikrokontrolérzaložené regulátor solárneho nabíjania projekt je jednoduchá aplikácia IC technológie. V tomto projekte sa dosahuje mechanizmus riadeného nabíjania, aby sa zabránilopreplatoka podmienky hlbokého vybitia bez použitiamikrokontrolér. Sada operačné zosilňovače sa používajúako komparátory na monitorovanie napätia panelu a zaťažovacieho prúdunepretržite. Na indikáciu sa používa zelená a červená LED. Zelené LED diódy sa používajú na indikáciu stavu úplne nabitej batérie a pri nabitom, preťaženom alebo hlbokom vybití sú indikované červenými LED diódami.
Obvod regulátora solárneho nabíjania využívajúci technológiu IC od Edgefxkits.com
Výkonový polovodičový spínač MOSFETsa používa na odrezanienaložiť, ak červené LED indikujú slabú batériu alebo stav preťaženia. Ak zelené LED diódynaznačiťúplne nabitý stavbatéria, potom sa solárna energia obchádza pomocou tranzistora na zdanlivú záťaž v obvode. Batéria je chránenáformulárprebíjanie. Tento projekt môže byť ďalej vylepšený o GSM modem amikrokontrolérdosiahnuť komunikačný solárny systém a velín pre sledovanie stavusystém.
MikrokontrolérIC
Mikrokontrolér je pokročilý integrovaný obvod alebo integrovaný obvod, ktorý je začlenený do ďalších periférií. Vývoj a použitie vložené systémy' aplikácie zvyšuje sa- s pokrokom v IC technológiách, ako je mikroprocesorová technológia, a -mikrokontrolértechnológie. Nevýhody tranzistorovej technológie, technológia IC sa zmenšila pomocou pokrokových technológií IC, mikroprocesorov a mikrokontrolérov. Mikroprocesor integruje funkcie centrálnej procesorovej jednotky (CPU) počítača do jedného alebo niekoľkých integrovaných obvodov. A mmikrokontrolérjednotka môže byť považovaná za amalý počítačna jednom integrovanom obvode, ktorý sa skladá z malej centrálnej procesorovej jednotky, kryštálového oscilátora, časovačov, strážneho psa a analógových I / O. Existujú rôzne typy registrov, prerušení, ktoré sa používajú pri niektorých konkrétnych úlohách.Mikrokontrolérysú rôznych typov, ako napríklad mikrokontrolér AVR, mikrokontrolér PIC atď. Ale typicky 8051mikrokontrolér IC sa používa pre väčšinu aplikácií zabudovaných systémov.
Mikrokontrolér 8051
Ak používame technológiu IC, na vykonanie niektorých úloh vo vstavaných systémoch je potrebných viac počtov samostatných komponentov. Pokiaľ používame pokročilú IC technológiu ako naprmikrokontrolértechnológie, potom iba napísaním niekoľkých jednoduchých programovacích riadkov môžeme vykonať viac úloh. Tedačíslodiskrétnych komponentov, veľkosť obvodov, zložitosť a náklady sa dajú v zabudovaných systémoch znížiť použitímmikrokontrolértechnológie.
Aplikácia technológie mikrokontrolérov
Regulátor solárneho nabíjania pomocou mikrokontroléra je a typické použitie mikrokontrolér pokročilý ICtechnológie. Na efektívne využitie solárnej energie slúži solárne osvetleniesystémy vrátanesolárne lucerny, solárne pouličné svetlá a solárne systémy osvetlenia domov a záhrad sa používajú vo vidieckych aj mestských oblastiach. Solárny systém sa skladá hlavne zo štyroch hlavnýchkomponenty: fotovoltaickémodul, nabíjateľná batéria, záťaž a solárny regulátor nabíjania.
Regulátor solárneho nabíjania využívajúci technológiu mikrokontrolérov
Bloková schéma solárneho systému so štyrmi hlavnými blokmi využívajúcimimikrokontrolértechnológia je znázornená na obrázku. Z týchto štyroch komponentov zvážte solárny regulátor nabíjania využívajúci mikrokontrolér, ktorý hrá hlavnú úlohu pri zvyšovaní celkového výkonu solárneho systému. Hardvérové komponenty použité preobvod regulátora solárneho nabíjaniasú AT89C2051mikrokontrolér, sériové ADC0831, regulátor napätia IC7805 , výkonový polovodičový prepínač MOSFET, LCD displej, nabíjateľná batéria, kontrola nabíjania, senzor súmraku do úsvitu a kontrola záťaže.
Batériasa používa na zabezpečenie regulovaného napájania 5V DC na napájaniemikrokontrolérktorý sa používa na sledovanie napätia batérie pomocou ADC.Napätie0V-20V je zmenšený na V-5V pomocou deliča potenciálov s usporiadaním rezistorov vytvoreným na kolíku 2 ADC a tieto hodnoty sú zobrazené na LCD displeji. Použitím techniky paralelnej regulácie je umožnené prúdenie nabíjacieho prúdu dobatériaa zastaví nabíjanie batérie, ak je batéria úplne nabitá. Na základe vstupných signálov prijatých zo snímača šera do úsvitu,mikrokontrolérspína nabíjacie alebo záťažové relé. Thedisplej LCDje poháňanýmikrokontrolérna zobrazenie správy o nabíjaní.
Obvod regulátora solárneho nabíjania využívajúci technológiu mikrokontroléra
Akbatériaje úplne nabitý (až14V)štafetaje napájaný cez MOSFET na prerušenie nabíjania. Potom sa spustí 5-minútový časovačod mikrokontroléra LCD displej zobrazí správu ako plnú batériu. Ak tento časovač uplynul, potombatériaje opätovne pripojený k solárnemu panelu relé a tým je solárny nabíjací prúd pulzovaný tak dlho, ako dlhoslnečné napätieje prítomný. Aknapätie solárneho paneluklesá pod zenerove diódové napätiesenzora súmraku do svitania , potommikrokontrolérprijme signál zo súmraku do svitania, potom aktivuje záťaž cez MOSFET a na LCD displeji sa zobrazí správa o záťaži. AkNapätieklesne pod 10 V súmraku do úsvitu, potommikrokontrolérvypína záťaž cezMOSFET.
Najlepšia technológia pre vstavané systémy
V tomto článku skôr IC technológie amikrokontrolérIC technológia spolu s ich príkladmi,typya praktické použitiemikrokontrolér a IC technológie v aplikácie zabudovaných systémov boli stručne prediskutované. Vyššie spomínaný regulátor solárneho náboja s bývalou IC technológiou a s pokrokovou IC technológiou ako naprmikrokontrolérTechnológia IC ukazuje rozdiely medzi oboma technológiami. A tiež to ukazuje, že obe technológie sa na základe požiadavky stále používajú. Obidve technológie majú určité výhody a nevýhody, pokiaľ sa používajú pre vstavané systémy.
Technológia IC zmenšila veľkosť obvodov v porovnaní s veľkosťou obvodov vytvorených pomocou samostatných komponentov. PokročilýmikrokontrolérTechnológia IC zmenšuje veľkosť obvodov nahradením mnohých integrovaných obvodov v obvode jednýmmikrokontrolér IC. Takže náklady na obvody s IC technológiou sú nižšie ako diskrétna alebo tranzistorová technológia.MikrokontrolérNáklady na obvody IC technológie sú nižšie v porovnaní s nákladmi na obvody navrhnuté pomocou IC technológie. Podobne pre niekoľko čísel parametrovmikrokontrolértechnológia je výhodnejšia pre zabudované systémy v porovnaní s technológiou IC a technológiou diskrétnych komponentov alebo tranzistorov.
Aplikácie zabudovaných systémov využívajúce rôzne technológie
Obrázokrelácie aplikácie zabudovaných systémov navrhnuté s rôznymi technológiami. Pre niektoré konkrétne aplikácie zabudovaných systémov je výhodnejšia technológia IC akomikrokontrolértechnológie. Ale väčšina aplikácií zabudovaných systémov to využívamikrokontrolérje pokročilejšia a má viac výhod v porovnaní s technológiou IC. Ďalej vám pri výbere poskytneme technickú pomoc od technológií Edgefxkonkrétna technológiapre teba akademická projektová práca na základe vášho záujmu o vstavané systémy.
