Jokainen jokapäiväisessä elämässämme käytettävä elektroninen laite on suunniteltu sähkö- ja elektroniikkaprojektit piirejä. Nämä sähkö- jaelektroniikkapiirit voidaan suunnitella käyttämällä erilaisia tekniikoita, kuten tyhjiötäputket- tekniikka, transistoritekniikka, integroitu piiri tai IC - tekniikka, mikroprosessoritekniikka jamikro-ohjaintekniikkaa. Nämä tekniikat voidaan toteuttaa käyttämällä erillisiä sähköisiä ja elektronisia komponentteja, integroituja piirejä, mikroprosessoreita ja mikro-ohjaimia. Tässä artikkelissa keskustellaan upotettujen järjestelmien parhaasta tekniikasta IC-tekniikoiden ja kehittyneen IC-tekniikan, kuten mikrokontrolleri-IC-tekniikan joukossa. Mutta ennen kaikkea ennen jatkamista meidän on tiedettävä, mikä on IC-tekniikka jamikro-ohjainIC-tekniikka.
Sulautettujen järjestelmien tekniikat
IC-tekniikka
Aikaisempina päivinä sulautettujen järjestelmien laitteet suunniteltiin tyhjiöputkia käyttäen, ne olisivat kooltaan suurempia ja kalliimpia. Ensimmäisen pistekontaktitransistorin kehittivät John Bardeen ja Walter Brattain Bell Labsissa vuonna 1947. Sitten transistoreiden keksintö on vähentänyt ja korvannutiso kallistyhjiöputket sisääntietokoneitamalleja. Myöhemmintransistoritkäyttö pienensi piirien kokoa, koska nämä transistorit ovat kooltaan pienempiä, taloudellisempia, suorituskykyisempiä, luotettavia ja kuluttavat hyvin vähän virtaa. Piiritrakentaakäyttämällä transistoreita ja muita erilliset elektroniset komponentit kutsutaan erillisiksi piireiksi.
IC-tekniikka
Suunnittelussa tehtiin vallankumouksellinen muutos sähkö- jaelektroniikkapiirejä ja tietokoneet, joissa on keksitty integroituja piirejä tai IC-tekniikkaa. Integroidut piirit ovat kooltaan hyvin pieniä, erittäin luotettavia, edullisimpia ja erittäin helppokäyttöisiä. Tämä IC-tekniikan käsite otettiin käyttöön vuonna 1958, ja tämä IC-tekniikka pienensi monia sähköisiä ja elektronisia laitteita, kuten matkapuhelimia, kannettavia tietokoneita, tietokoneita ja monia muita laitteita. Integroitu piiri voidaan määritellä aasetaelektronisista piireistä, jotka on integroitu pieneen puolijohdemateriaalilevyyn, jota yleensä kutsutaan piipiiriksi. Jokainen mikropiiri voi olla erittäin pienikokoinen ja sisältää lukuisia miljardeja transistoreita ja muita komponentteja hyvin pienellä alueella.
IC-tekniikan sukupolvet
Integroiduja piirejä on eri sukupolvia, luokiteltumäärätransistoreista käytetään integroitujen piirien siruissa. Ne ovat: Pienimuotoinen integrointi (SSI), integroidut piirit, jotka sisältävät muutamia kymmeniä transistoreita. 1960-luvulla nähtiin keskisuurten integrointien (MSI) integroituja piirisiruja, jotka sisältävät satoja transistoreita. Sisään1970-luku oli suurimittakaavan integraatio (LSI), jossa kymmenet tuhannet transistorit on integroitu kuhunkin siruun. 1980-luvulla tapahtui erittäin laajamittainen integraatio (VLSI), jossa satoja tuhansia transistoreita on integroitu kuhunkin siruun. Lisäksi kehitetään erittäin suuren mittakaavan integraatiota (ULSI), integroitua yli miljoona transistoria per siru, kiekkojen integraatiota (WSI), järjestelmää sirulle (SOC) ja kolmiulotteisia integroituja piirejä (3D-IC). Integroidut piirit, kuten 555timer IC, 741 operatiivista vahvistinta, CMOS, NMOS, BICMOS-tekniikka ja niin edelleen pidetään käytännön esimerkkeinä IC-tekniikasta.
IC-tyypit
On olemassa erilaisia erityyppisiä integroituja piirejä kuten ADC, DAC, vahvistimet, virranhallinta-IC: t, kello- ja ajastin-IC: t ja liitäntä-IC: t, joita käytetäänvartenerilaisia sulautettujen järjestelmien sovelluksia.
IC-tekniikan soveltaminen
Aurinkolatausohjain, joka käyttää IC-tekniikkaa, kirjoittanut Edgefxkits.com
Ei-mikro-ohjainperustuu aurinkolatausohjain projekti on yksinkertainen IC-tekniikan sovellus. Tässä hankkeessa saavutetaan hallittu latausmekanismi, jotta vältetään lataaminen,yli veloitusja syväpurkausolosuhteet käyttämättämikro-ohjain. Joukko operatiiviset vahvistimet käytetäänvertailijoina paneelin jännitteen ja kuormavirran valvomiseksijatkuvasti. Vihreää ja punaista LEDiä käytetään osoittamiseen. Vihreitä LEDejä käytetään osoittamaan täyteen ladatun akun tila ja ladatut tai ylikuormitetut tai syväpurkaustilat ilmaistaan punaisilla LEDeillä.
Solar Charge Controller Circuit Using IC Technology by Edgefxkits.com
Tehopuolijohdekytkin MOSFETkäytetään katkaisemaanladata, jos punaiset LED-valot ilmaisevat pariston heikon tai ylikuormitustilan. Jos vihreät LEDitilmaistatäysin ladattu tilaakku, sitten aurinkoenergia ohitetaan piirin nuken kuormitukselle käyttämällä transistoria. Siksi akku on suojattumuodossayli latauksen. Tätä projektia voidaan parantaa edelleen a GSM-modeemi jamikro-ohjain- saavuttaa aurinkokunnan tiedonsiirto - ja valvomotilajärjestelmään.
MikrokontrolleriIC
Mikrokontrolleri on edistyksellinen IC tai integroitu piiri, joka on liitetty muihin oheislaitteisiin. Ohjelmiston kehittäminen ja käyttö sisällytetty järjestelmä' sovellukset kasvaa- IC - tekniikoiden, kuten mikroprosessoriteknologian, jamikro-ohjaintekniikkaa. Transistoriteknologian haittoja, IC-tekniikkaa vähennettiin edistyneillä IC-tekniikoiden mikroprosessori- ja mikro-ohjaustekniikoilla. Mikroprosessori integroi tietokoneen keskusyksikön (CPU) toiminnot yhteen tai muutamaan integroituun piiriin. Olenjääohjainyksikköä voidaan pitää apieni tietokoneyhdellä integroidulla piirillä, joka koostuu pienestä keskusyksiköstä, kideoskillaattorista, ajastimista, vahtikoirasta ja analogisesta I / O: sta. On olemassa erityyppisiä rekistereitä, keskeytyksiä, joita käytetään tiettyihin tehtäviin.Mikrokontrolleritovat erityyppisiä, kuten AVR-mikrokontrolleri, PIC-mikrokontrolleri ja niin edelleen. Mutta tyypillisesti 8051mikro-ohjain IC: tä käytetään useimmissa sulautettujen järjestelmien sovelluksissa.
8051-mikrokontrolleri
Jos käytämme IC-tekniikkaa, joidenkin tehtävien suorittamiseen sulautetuissa järjestelmissä tarvitaan useita erillisiä komponentteja. Jos käytämme edistynyttä IC-tekniikkaa, kutenmikro-ohjaintekniikkaa, sitten vain kirjoittamalla muutama yksinkertainen ohjelmointirivi voimme suorittaa useita tehtäviä. Sitenmääräerillisten komponenttien piirien kokoa, monimutkaisuutta ja kustannuksia voidaan vähentää sulautetuissa järjestelmissä käyttämällämikro-ohjaintekniikkaa.
Mikrokontrolleritekniikan soveltaminen
Mikrokontrolleria käyttävä aurinkolatausohjain on a tyypillinen käyttö mikro-ohjain edistynyt ICtekniikkaa. Aurinkoenergian hyödyntämiseksi tehokkaasti aurinkoenergialla toimiva valaistusjärjestelmät mukaan lukienaurinko lyhtyjä, aurinko katuvaloja ja aurinko talon ja puutarhan valaistusjärjestelmiä käytetään sekä maaseudulla että kaupungeissa. Aurinkovoimajärjestelmä koostuu pääasiassa neljästä pääjärjestelmästäkomponentit: aurinkosähkömoduuli, ladattava akku, kuormitus ja aurinkolatausohjain.
Mikrokontrolleritekniikkaa käyttävä aurinkolatausohjain
Lohkokaavio aurinkosähköjärjestelmästä, jossa on neljä päälohkoamikro-ohjaintekniikka on esitetty kuvassa. Harkitse näiden neljän komponentin joukossa aurinkovarausohjainta, joka käyttää mikro-ohjainta, jolla on tärkeä rooli aurinkosähköjärjestelmän yleisen suorituskyvyn parantamisessa. Laitteistokomponentit, joita käytetäänaurinkolatausohjaimen piiriovat AT89C2051mikro-ohjain, sarja ADC0831, jännitesäädin IC7805 , puolijohdekytkin MOSFET, LCD-näyttö, ladattava akku, latauksen hallinta, hämärästä aamuun -anturi ja kuormituksen hallinta.
Akkukäytetään 5 V DC: n säätämään virtalähteeseen virran kytkemiseksimikro-ohjainjota käytetään tarkkailemaan akun jännitettä ADC: n avulla.Jännite0 V-20 V pienennetään V-5 V: ksi potentiaalijakajalla, jonka vastusjärjestely on tehty ADC: n nastassa 2, ja nämä arvot näytetään LCD-näytöllä. Rinnakkaissäätötekniikkaa käyttäen latausvirran annetaan kulkeaakkuja lopettaa akun lataamisen, jos akku on ladattu täyteen. Hämärästä aamunkoittimeen vastaanotettujen tulosignaalien perusteellamikro-ohjainkytkee lataus- tai kuormareleen.LCD-näyttöohjaamikro-ohjainlatausviestin näyttämiseksi.
Solar Charge Controller -piiri mikrokontrolleritekniikalla
Josakkuon ladattu täyteen (aikeissa14 V)relevirtaa MOSFETin kautta keskeyttämään latauksen. Sitten 5 minuutin ajastin käynnistyymennessä mikro-ohjainja nestekidenäyttö näyttää viestin täyteen ladattuna. Jos tämä ajastin on kulunut,akkukytketään uudelleen aurinkopaneeliin releellä ja siten aurinkolatausvirta pulssitetaan niin kauan kuinaurinkojänniteon läsnä. Josaurinkopaneelin jänniteputoaa alle zener-diodijännitehämärästä aamunkoittoon , sittenmikro-ohjainvastaanottaa signaalin hämärästä aamunkoittimeen, aktivoi sitten kuormituksen MOSFETin kautta ja kuormitus PÄÄLLE -viesti näkyy LCD-näytössä. JosJänniteputoaa alle 10 V: n hämärästä aamunkoittoon, sittenmikro-ohjainsammuttaa kuormanMOSFET.
Paras tekniikka sulautetuille järjestelmille
Tässä artikkelissa aiemmin IC-tekniikka jamikro-ohjainIC-tekniikka yhdessä esimerkkien kanssa,tyypitja käytännöllinen soveltaminenmikro-ohjain ja IC - tekniikka sulautettujen järjestelmien sovellukset on keskusteltu lyhyesti. Edellä käsitelty aurinkolatausohjain entisen IC-tekniikan ja edistyneen IC-tekniikan, kutenmikro-ohjainIC-tekniikka osoittaa eroja molempien tekniikoiden välillä. Ja se osoittaa myös, että molempia tekniikoita käytetään edelleen vaatimuksen perusteella. Molemmilla tekniikoilla on joitain etuja ja haittoja, kun niitä käytetään sulautettuihin järjestelmiin.
IC-tekniikka pienensi piirien kokoa erillisten komponenttien avulla rakennettuun piirikokoon verrattuna. Edistynytmikro-ohjainIC-tekniikka pienentää piirien kokoa korvaamalla monet piirin integroidut piirit yhdellämikro-ohjaimen IC. Siten piirien hinta IC-tekniikalla on pienempi kuin diskreetti tai transistoritekniikka.MikrokontrolleriIC-tekniikkapiirien kustannukset ovat pienemmät verrattuna IC-tekniikalla suunniteltujen piirien kustannuksiin. Vastaavasti useiden parametrien lukumäärän kohdallamikro-ohjaintekniikka on suositeltavaa sulautetuille järjestelmille verrattuna IC-tekniikkaan ja erilliskomponentti- tai transistoritekniikkaan.
Eri tekniikoita käyttävät sulautettujen järjestelmien sovellukset
Kuvaosoittaa sulautettujen järjestelmien sovellukset suunniteltu eri tekniikoilla. Joissakin sulautettujen järjestelmien erityissovelluksissa IC-tekniikka on parempi kuinmikro-ohjaintekniikkaa. Mutta suurin osa sulautettujen järjestelmien sovelluksista hyödyntäämikro-ohjaintekniikka, koska se on edistyneempi ja sillä on enemmän etuja verrattuna IC-tekniikkaan. Lisäksi sinulle tarjotaan teknistä apua Edgefx-tekniikoilta valinnassatietty tekniikkasinun akateeminen projektityö perustuen kiinnostuksesi sulautettuihin järjestelmiin.
