Κάθε ηλεκτρονική συσκευή που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή είναι σχεδιασμένη με ηλεκτρική και έργα ηλεκτρονικής κυκλώματα. Αυτά τα ηλεκτρικά καιΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗΤα κυκλώματα μπορούν να σχεδιαστούν χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνολογίες όπως το κενόσωλήνεςτεχνολογία, τεχνολογία τρανζίστορ, ολοκληρωμένο κύκλωμα ή τεχνολογία IC, τεχνολογία μικροεπεξεργαστή καιμικροελεγκτήςτεχνολογία. Αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να εφαρμοστούν χρησιμοποιώντας διακριτά ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα, ολοκληρωμένα κυκλώματα, μικροεπεξεργαστές και μικροελεγκτές. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε για την καλύτερη τεχνολογία για ενσωματωμένα συστήματα μεταξύ τεχνολογιών IC και προηγμένης τεχνολογίας IC, όπως η τεχνολογία IC μικροελεγκτών. Αλλά, κυρίως προτού προχωρήσουμε περαιτέρω, πρέπει να γνωρίζουμε τι είναι η τεχνολογία IC καιμικροελεγκτήςΤεχνολογία IC.
Τεχνολογίες Ενσωματωμένων Συστημάτων
Τεχνολογία IC
Τις προηγούμενες ημέρες, οι ενσωματωμένες συσκευές συστήματος σχεδιάστηκαν χρησιμοποιώντας σωλήνες κενού θα ήταν πολύ μεγαλύτερες σε μέγεθος και πιο ακριβές. Το πρώτο τρανζίστορ επαφής σημείου αναπτύχθηκε από τους John Bardeen και Walter Brattain στο Bell Labs το 1947. Στη συνέχεια, η εφεύρεση των τρανζίστορ μείωσε και αντικατέστησε τοογκώδες ακριβόσωλήνες κενούΥπολογιστέςσχέδια. Στη συνέχεια, τοτρανζίστορΗ χρήση μείωσε το μέγεθος των κυκλωμάτων, καθώς αυτά τα τρανζίστορ έχουν μικρότερο μέγεθος, οικονομικά, ταχύτερα στην απόδοση, αξιόπιστα και καταναλώνουν πολύ λιγότερη ισχύ. Κυκλώματαχτίζωχρησιμοποιώντας τρανζίστορ και άλλα διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα καλούνται ως διακριτά κυκλώματα.
Τεχνολογία IC
Επαναστατική αλλαγή έγινε στο σχεδιασμό ηλεκτρικό καιΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗκυκλώματα και υπολογιστές με την εφεύρεση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ή τεχνολογίας IC. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν πολύ μικρό μέγεθος, πολύ αξιόπιστα, οικονομικά και πολύ απλά στη χρήση. Αυτή η έννοια της τεχνολογίας IC εισήχθη το 1958 και αυτή η τεχνολογία IC μινιατούρα πολλών ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συσκευών όπως κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, υπολογιστές και πολλές άλλες συσκευές. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μπορεί να οριστεί ως ασειράηλεκτρονικών κυκλωμάτων ενσωματωμένων σε μια μικρή πλάκα υλικού ημιαγωγών, που συνήθως ονομάζεται σιλικόνη. Κάθε IC μπορεί να είναι πολύ συμπαγές, περιέχει πολλά δισεκατομμύρια τρανζίστορ και άλλα εξαρτήματα σε πολύ μικρή περιοχή.
Γενιές τεχνολογίας IC
Υπάρχουν διαφορετικές γενιές ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, ταξινομούνται με βάση τοαριθμόςτρανζίστορ χρησιμοποιείται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Είναι: Μικρή κλίμακα ολοκλήρωσης (SSI), ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιέχουν μερικούς αριθμούς δεκάδων τρανζίστορ. Η δεκαετία του 1960 γνώρισε την ενοποίηση μεσαίας κλίμακας (MSI), ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιέχουν εκατοντάδες τρανζίστορ. ΣεΤη δεκαετία του 1970 υπήρχε μεγάληολοκλήρωση κλίμακας (LSI), όπου δεκάδες χιλιάδες τρανζίστορ είναι ενσωματωμένα σε κάθε τσιπ. Στη δεκαετία του 1980 υπήρξε πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωση (VLSI), όπου εκατοντάδες χιλιάδες τρανζίστορ είναι ενσωματωμένα σε κάθε τσιπ. Επιπλέον, αναπτύσσονται εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας ενοποίηση (ULSI), ενσωματωμένα περισσότερα από ένα εκατομμύριο τρανζίστορ ανά τσιπ, ενσωμάτωση κλίμακας γκοφρετών (WSI), σύστημα σε τσιπ (SOC) και τρισδιάστατα ολοκληρωμένα κυκλώματα (3D-IC). Ολοκληρωμένα κυκλώματα όπως 555timer IC, 741 επιχειρησιακοί ενισχυτές, CMOS, NMOS, Τεχνολογία BICMOS και ούτω καθεξής θεωρούνται πρακτικά παραδείγματα τεχνολογίας IC.
Τύποι IC
Υπάρχουν διαφορετικά τύποι ολοκληρωμένων κυκλωμάτων όπως ADC, DAC, ενισχυτές, IC διαχείρισης ισχύος, IC ρολογιού και χρονοδιακόπτη και IC διασύνδεσης που χρησιμοποιούνταιΓιαδιάφορες εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων.
Εφαρμογή τεχνολογίας IC
Έλεγχος ηλιακής φόρτισης που χρησιμοποιεί τεχνολογία IC από το Edgefxkits.com
Δεν-μικροελεγκτήςμε βάση ελεγκτής ηλιακής φόρτισης Το έργο είναι μια απλή εφαρμογή της τεχνολογίας IC. Σε αυτό το έργο, επιτυγχάνεται ελεγχόμενος μηχανισμός φόρτισης για την αποφυγή υπό φόρτισης,υπερχρέωσηκαι συνθήκες βαθιάς εκφόρτισης χωρίς χρήσημικροελεγκτής. Ενα σύνολο λειτουργικοί ενισχυτές είναι μεταχειρισμέναως συγκριτικά για την παρακολούθηση της τάσης του πίνακα και του ρεύματος φόρτωσηςσυνεχώς. Τα πράσινα και κόκκινα LED χρησιμοποιούνται για ένδειξη. Τα πράσινα LED χρησιμοποιούνται για την ένδειξη της πλήρως φορτισμένης κατάστασης της μπαταρίας και υπό συνθήκες φόρτισης ή υπερφόρτωσης ή βαθιάς εκφόρτισης υποδεικνύονται από κόκκινα LED.
Κύκλωμα ελεγκτή ηλιακής φόρτισης που χρησιμοποιεί τεχνολογία IC από το Edgefxkits.com
Διακόπτης ημιαγωγού ισχύος MOSFETχρησιμοποιείται για αποκοπήφορτώνω, εάν τα κόκκινα LED δείχνουν χαμηλή κατάσταση μπαταρίας ή υπερφόρτωσης. Εάν τα πράσινα LEDυποδεικνύωπλήρως φορτισμένη κατάστασημπαταρία, τότε η ηλιακή ενέργεια παρακάμπτεται σε ένα εικονικό φορτίο στο κύκλωμα χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ. Έτσι, η μπαταρία προστατεύεταιμορφήυπερβολική φόρτιση. Αυτό το έργο μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω με ένα Μόντεμ GSM καιμικροελεγκτήςγια να επιτευχθεί επικοινωνία ηλιακό σύστημα και αίθουσα ελέγχου για την παρακολούθηση της κατάστασης τουΣύστημα.
ΜικροελεγκτήςIC
Ο μικροελεγκτής είναι ένα προηγμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα ή ολοκληρωμένο κύκλωμα που ενσωματώνεται με πρόσθετα περιφερειακά. Η ανάπτυξη και χρήση του ενσωματωμένα συστήματα' εφαρμογές αυξάνεταιμε την πρόοδο στις τεχνολογίες IC όπως η τεχνολογία μικροεπεξεργαστών, καιμικροελεγκτήςτεχνολογία. Τα μειονεκτήματα της τεχνολογίας τρανζίστορ, η τεχνολογία IC μειώθηκαν με τις προηγμένες τεχνολογίες IC μικροεπεξεργαστή και τεχνολογία μικροελεγκτή. Ένας μικροεπεξεργαστής ενσωματώνει λειτουργίες της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (CPU) ενός υπολογιστή σε ένα ή μερικά ολοκληρωμένα κυκλώματα. Είμαιμικροελεγκτήςμονάδα μπορεί να αντιμετωπιστεί ωςμικρός υπολογιστήςσε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα που αποτελείται από μια μικρή κεντρική μονάδα επεξεργασίας, κρυστάλλινο ταλαντωτή, χρονοδιακόπτες, φύλακες και αναλογικό I / O. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι καταχωρητών, διακοπών που χρησιμοποιούνται για ορισμένες συγκεκριμένες εργασίες.Μικροελεγκτέςείναι διαφορετικών τύπων όπως ο μικροελεγκτής AVR, ο μικροελεγκτής PIC και ούτω καθεξής. Αλλά συνήθως 8051μικροελεγκτής Το IC χρησιμοποιείται για τις περισσότερες εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων.
8051 Μικροελεγκτής
Εάν χρησιμοποιούμε τεχνολογία IC, τότε απαιτούνται πολλαπλοί αριθμοί διακριτών στοιχείων για την εκτέλεση ορισμένων εργασιών σε ενσωματωμένα συστήματα. Εάν χρησιμοποιούμε προηγμένη τεχνολογία IC όπωςμικροελεγκτήςτεχνολογία, και μετά γράφοντας μερικές απλές γραμμές προγραμματισμού μπορούμε να εκτελέσουμε πολλές εργασίες. Έτσι, τοαριθμόςδιακριτών εξαρτημάτων, το μέγεθος των κυκλωμάτων, η πολυπλοκότητα και το κόστος μπορούν να μειωθούν σε ενσωματωμένα συστήματα χρησιμοποιώνταςμικροελεγκτήςτεχνολογία.
Εφαρμογή τεχνολογίας μικροελεγκτή
Ο ελεγκτής ηλιακής φόρτισης που χρησιμοποιεί μικροελεγκτή είναι α τυπική εφαρμογή του μικροελεγκτής προηγμένο ICτεχνολογία. Για αποτελεσματική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας, ηλιακός φωτισμόςσυστήματα συμπεριλαμβανομένωνΤα ηλιακά φανάρια, τα ηλιακά φώτα του δρόμου και τα ηλιακά συστήματα φωτισμού σπιτιών και κήπων χρησιμοποιούνται σε αγροτικές και αστικές περιοχές. Το σύστημα ηλιακής ενέργειας αποτελείται κυρίως από τέσσερα κύριασυστατικά: φωτοβολταϊκάμονάδα, επαναφορτιζόμενη μπαταρία, φορτίο και ηλιακό φορτιστή.
Solar Charge Controller χρησιμοποιώντας τεχνολογία μικροελεγκτή
Το μπλοκ διάγραμμα ενός συστήματος ηλιακής ενέργειας με τέσσερα μεγάλα μπλοκ που χρησιμοποιούνμικροελεγκτήςη τεχνολογία φαίνεται στο σχήμα. Μεταξύ αυτών των τεσσάρων στοιχείων, σκεφτείτε τον ελεγκτή ηλιακής φόρτισης που χρησιμοποιεί μικροελεγκτή που παίζει σημαντικό ρόλο στην αύξηση της συνολικής απόδοσης του συστήματος ηλιακής ενέργειας. Τα στοιχεία υλικού που χρησιμοποιήθηκαν γιακύκλωμα ελεγκτή ηλιακής φόρτισηςείναι AT89C2051μικροελεγκτής, σειριακό ADC0831, ρυθμιστής τάσης IC7805 , διακόπτης ισχύος ημιαγωγών MOSFET, οθόνη LCD, επαναφορτιζόμενη μπαταρία, έλεγχος φόρτισης, αισθητήρας σούρουπο έως ξημερώματος και έλεγχος φορτίου.
Μια μπαταρίαχρησιμοποιείται για την παροχή ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας 5V DC για την ενεργοποίηση τουμικροελεγκτήςπου χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση της τάσης της μπαταρίας χρησιμοποιώντας ADC.Η τάσητου 0V-20V περιορίζεται σε V-5V χρησιμοποιώντας ένα δυνητικό διαχωριστικό με διάταξη αντίστασης που κατασκευάζεται στον πείρο 2 του ADC και αυτές οι τιμές εμφανίζονται στην οθόνη LCD. Χρησιμοποιώντας μια παράλληλη τεχνική ρύθμισης, το ρεύμα φόρτισης επιτρέπεται να ρέει στομπαταρίακαι σταματά τη φόρτιση της μπαταρίας εάν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη. Με βάση τα σήματα εισόδου που λαμβάνονται από τον αισθητήρα σούρουπο έως αυγής, τομικροελεγκτήςαλλάζει το ρελέ φόρτισης ή φόρτισης. οοθόνη LCDκαθοδηγείται από τομικροελεγκτήςγια να εμφανιστεί το μήνυμα φόρτισης.
Κύκλωμα ελεγκτή ηλιακής φόρτισης με χρήση τεχνολογίας μικροελεγκτή
Εάν τομπαταρίαείναι πλήρως φορτισμένο (μέχρι και14V), τότεαναμετάδοσηενεργοποιείται μέσω του MOSFET για διακοπή της φόρτισης. Τότε θα ξεκινήσει ο χρονοδιακόπτης 5 λεπτώνμε μικροελεγκτήςκαι η οθόνη LCD εμφανίζει το μήνυμα ως πλήρης μπαταρία. Εάν έχει παρέλθει αυτό το χρονόμετρο, τότε τομπαταρίαεπανασυνδέεται στο ηλιακό πλαίσιο με ένα ρελέ και έτσι το ηλιακό ρεύμα φόρτισης παλίζεται όσοηλιακή τάσηείναι παρών. Εάν τοτάση ηλιακού συλλέκτηπέφτει κάτω τάση διόδου zenerτου αισθητήρα σούρουπο έως αυγής , μετά τομικροελεγκτήςλαμβάνει σήμα από τον αισθητήρα σούρουπο προς αυγή και, στη συνέχεια, ενεργοποιεί το φορτίο μέσω του MOSFET και εμφανίζεται ένα μήνυμα φόρτωσης ON στην οθόνη LCD. ΑνΤάσηπέφτει κάτω από τα 10V του αισθητήρα από το σούρουπο έως την αυγή, τότε τομικροελεγκτήςαπενεργοποιεί το φορτίο μέσω τουMOSFET.
Καλύτερη τεχνολογία για ενσωματωμένα συστήματα
Σε αυτό το άρθρο, νωρίτερα η τεχνολογία IC καιμικροελεγκτήςΤεχνολογία IC μαζί με τα παραδείγματα τους,τύποι, και πρακτικό εφαρμογή τουμικροελεγκτής και τεχνολογία IC στο εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων έχουν συζητηθεί εν συντομία. Ο παραπάνω αναφερόμενος ελεγκτής ηλιακής φόρτισης με την προηγούμενη τεχνολογία IC και με προηγμένη τεχνολογία IC όπωςμικροελεγκτήςΗ τεχνολογία IC δείχνει διαφορές μεταξύ των δύο τεχνολογιών. Και δείχνει επίσης ότι και οι δύο τεχνολογίες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται με βάση την απαίτηση. Και οι δύο τεχνολογίες έχουν κάποια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενώ χρησιμοποιούνται για ενσωματωμένα συστήματα.
Η τεχνολογία IC μείωσε το μέγεθος των κυκλωμάτων σε σύγκριση με το μέγεθος του κυκλώματος που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας διακριτά εξαρτήματα. Ένας προχωρημένοςμικροελεγκτήςΗ τεχνολογία IC μειώνει το μέγεθος των κυκλωμάτων αντικαθιστώντας πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα στο κύκλωμα με ένα μόνομικροελεγκτής IC. Έτσι, το κόστος των κυκλωμάτων με την τεχνολογία IC είναι μικρότερο από το διακριτό ή transistor τεχνολογία.ΜικροελεγκτήςΤο κόστος κυκλωμάτων τεχνολογίας IC είναι μικρότερο, σε σύγκριση με το κόστος κυκλωμάτων που έχουν σχεδιαστεί με τεχνολογία IC. Ομοίως, για αρκετούς αριθμούς παραμέτρων, τομικροελεγκτήςΗ τεχνολογία είναι προτιμότερη για ενσωματωμένα συστήματα σε σύγκριση με την τεχνολογία IC και την τεχνολογία διακριτών εξαρτημάτων ή τρανζίστορ.
Εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων που χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες
Εικόναπαραστάσεις εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων σχεδιασμένο με διαφορετικές τεχνολογίες. Για ορισμένες συγκεκριμένες εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων, προτιμάται η τεχνολογία ICμικροελεγκτήςτεχνολογία. Αλλά οι περισσότερες εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων χρησιμοποιούνμικροελεγκτήςτεχνολογία, καθώς είναι πιο προηγμένη και έχει περισσότερα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με την τεχνολογία IC. Επιπλέον, θα σας δοθεί τεχνική βοήθεια από τις τεχνολογίες Edgefx κατά την επιλογήσυγκεκριμένη τεχνολογίαγια το δικό σας ακαδημαϊκή εργασία έργου με βάση το ενδιαφέρον σας για ενσωματωμένα συστήματα.
