Всяко електронно устройство, което използваме в ежедневието си, е проектирано с електрически и проекти за електроника вериги. Тези електрически иелектроникавериги могат да бъдат проектирани с помощта на различни технологии като вакуумтръбитехнология, транзисторна технология, интегрална схема или IC технология, микропроцесорна технология имикроконтролертехнология. Тези технологии могат да бъдат внедрени с помощта на дискретни електрически и електронни компоненти, интегрални схеми, микропроцесори и микроконтролери. В тази статия ще обсъдим най-добрата технология за вградени системи сред IC технологиите и усъвършенстваната IC технология като микроконтролер IC технология. Но преди всичко да продължим по-нататък, трябва да знаем какво е IC технологията имикроконтролерIC технология.
Вградени системни технологии
IC технология
В по-ранните дни вградените системни устройства бяха проектирани с помощта на вакуумни тръби, които биха били много по-големи и по-скъпи. Първият точков контактен транзистор е разработен от Джон Бардийн и Уолтър Братейн в Bell Labs през 1947 г. Тогава изобретението на транзисторите е намалило и заменилообемисти скъпивакуумни тръбикомпютридизайни. Впоследствиетранзисториизползването намалява размера на веригите, тъй като тези транзистори са с по-малък размер, икономични, по-бързи в работата, надеждни и консумират много по-малко енергия. Веригиизгражданес помощта на транзистори и други дискретни електронни компоненти се наричат дискретни вериги.
IC технология
Революционна промяна беше направена в проектирането електрически иелектроникавериги и компютри с изобретението на интегрални схеми или IC технология. Интегралните схеми са с много малки размери, много надеждни, най-икономични и много лесни за използване. Тази концепция за IC технология е въведена през 1958 г. и тази IC технология миниатюризира много електрически и електронни джаджи като мобилни телефони, лаптопи, компютри и много други устройства. Интегралната схема може да бъде дефинирана като aкомплектна електронни схеми, интегрирани върху малка полупроводникова материална плоча, обикновено наричана като силициев чип. Всеки IC може да бъде много компактен, съдържащ множество милиарди транзистори и други компоненти на много малка площ.
Поколения на IC технология
Има различни поколения интегрални схеми, класифицирани въз основа наномерна транзисторите използва се върху чипове с интегрална схема. Те са: Интеграция с малък мащаб (SSI), интегрални схеми, съдържащи няколко броя десетки транзистори. През 60-те години става свидетел на интеграция със среден мащаб (MSI), интегрални микросхеми, съдържащи стотици транзистори. В70-те години беше голяммащабна интеграция (LSI), при която на всеки чип са интегрирани десетки хиляди транзистори. През 1980 г. имаше много мащабна интеграция (VLSI), при която стотици хиляди транзистори са интегрирани във всеки чип. Освен това се разработват свръхмащабна интеграция (ULSI), интегрирани повече от един милион транзистори на чип, интеграция с мащабни пластини (WSI), система на чип (SOC) и триизмерни интегрални схеми (3D-IC). Интегрални схеми като 555timer IC, 741 операционни усилватели, CMOS, NMOS, Технология BICMOS и т.н. се разглеждат като практически примери за IC технология.
Видове интегрални схеми
Има различни видове интегрални схеми като ADC, DAC, усилватели, интегрални схеми за управление на захранването, интегрални схеми за часовник и таймер и интерфейсни интегрални схеми, които се използватзаразлични приложения за вградени системи.
Прилагане на IC технология
Контролер за слънчево зареждане с помощта на IC технология от Edgefxkits.com
Не-микроконтролервъз основа контролер за слънчево зареждане проектът е просто приложение на IC технологията. В този проект се постига контролиран механизъм за зареждане, за да се избегне недостатъчно зареждане,над зарежданеи дълбоки условия на разреждане без използванемикроконтролер. Набор от операционни усилватели са използваникато компаратори за наблюдение на напрежението на панела и тока на натоварваненепрекъснато. За индикация се използват зелени и червени светодиоди. Зелените светодиоди се използват за индикация на напълно заредено състояние на батерията, а при заредени или претоварени или дълбоки условия на разреждане се обозначават с червени светодиоди.
Схема на контролер за слънчево зареждане с помощта на IC технология от Edgefxkits.com
Мощен полупроводников превключвател MOSFETсе използва за отрязваненатоварване, ако червените светодиоди показват състояние на изтощена батерия или претоварване. Ако зелени светодиодипосочетенапълно заредено състояние набатерия, тогава слънчевата енергия се заобикаля до фиктивен товар във веригата с помощта на транзистор. По този начин батерията е защитенаформанад зареждане. Този проект може да бъде подобрен допълнително с a GSM модем имикроконтролерза постигане на комуникационна слънчева система и контролна зала за наблюдение на състоянието насистема.
Микроконтролеринтегрална схема
Микроконтролерът е усъвършенствана интегрална схема или интегрална схема, която е интегрирана с допълнителни периферни устройства. Разработването и използването на вградени системи' приложения се увеличава- с напредъка в технологиите за интегрална схема, като микропроцесорна технология, имикроконтролертехнология. Недостатъците на транзисторната технология, IC технологията бяха намалени с модерните технологии на микропроцесорите и микроконтролера. Микропроцесорът интегрира функции на централния процесор на компютъра (CPU) на една или няколко интегрални схеми. A mмикроконтролерединица може да се третира като aмалък компютърна една интегрална схема, която се състои от малък централен процесор, кристален генератор, таймери, пазач и аналогови I / O. Има различни видове регистри, прекъсвания, които се използват за някои специфични задачи.Микроконтролериса от различни типове като AVR микроконтролер, PIC микроконтролер и т.н. Но обикновено 8051микроконтролер IC се използва за повечето приложения на вградените системи.
8051 Микроконтролер
Ако използваме IC технология, тогава за изпълнението на някои задачи във вградени системи са необходими множество на брой дискретни компоненти. Ако използваме усъвършенствана IC технология катомикроконтролертехнология, тогава само като напишем няколко прости реда за програмиране, можем да изпълним множество задачи. По този начинномерна дискретни компоненти, размерът на веригите, сложността и цената могат да бъдат намалени във вградени системи чрез използванемикроконтролертехнология.
Приложение на технологията на микроконтролера
Контролерът за слънчево зареждане с помощта на микроконтролер е a типично приложение на микроконтролер усъвършенствана интегрална схематехнология. За ефективно използване на слънчевата енергия, осветление със слънчева енергиясистеми, включителнослънчеви фенери, слънчеви улични светлини и слънчеви системи за осветление на къщи и градини се използват както в селските, така и в градските райони. Слънчевата енергийна система се състои основно от четири основникомпоненти: фотоволтаичнимодул, акумулаторна батерия, товар и контролер за слънчево зареждане.
Контролер за слънчево зареждане с помощта на технологията Microcontroller
Блоковата схема на слънчева енергийна система с четири основни блока, използващимикроконтролертехнологията е показана на фигурата. Сред тези четири компонента, помислете за контролера на слънчевия заряд, използващ микроконтролер, който играе основна роля за увеличаване на общата производителност на слънчевата енергийна система. Хардуерните компоненти, използвани засхема на контролер за слънчево зарежданеса AT89C2051микроконтролер, сериен ADC0831, регулатор на напрежение IC7805 , захранващ полупроводников превключвател MOSFET, LCD дисплей, акумулаторна батерия, контрол на зареждането, сензор за здрач до зазоряване и контрол на натоварването.
Батериясе използва за осигуряване на 5V DC регулирано захранване за захранване намикроконтролеркойто се използва за наблюдение на напрежението на батерията чрез ADC.Напрежениетоот 0V-20V се намалява до V-5V с помощта на потенциален разделител с резисторно разположение, направен на щифта 2 на ADC и тези стойности се показват на LCD дисплей. Използвайки техника на паралелно регулиране, токът на зареждане се оставя да тече вбатерияи спира зареждането на батерията, ако батерията е напълно заредена. Въз основа на входните сигнали, получени от сензора за здрач до разсъмване,микроконтролерпревключва релето за зареждане или товар. TheЛСД дисплейсе управлява отмикроконтролерза показване на съобщение за зареждане.
Схема на контролер за слънчево зареждане, използваща технология на микроконтролера
Акобатерияе напълно заредена (до14V), тогаварелесе захранва чрез MOSFET за прекъсване на зареждането. След това ще бъде стартиран 5-минутен таймерот микроконтролери LCD показва съобщението като пълна батерия. Ако този таймер изтече, тогавабатериясе свързва отново към соларния панел чрез реле и по този начин слънчевият ток на зареждане се импулсира толкова дълго, колкотослънчево напрежениеприсъства. Аконапрежение на слънчевия панелпада отдолу напрежение на ценеров диодна сензора за здрач до зазоряване , тогавамикроконтролерполучава сигнал от сензора за здрач до зазоряване, след което активира товара през MOSFET и на LCD дисплея се показва съобщение за включване на натоварването. Аковолтажпада под 10V от сензора за здрач до зазоряване, а след товамикроконтролеризключва товара презMOSFET.
Най-добрата технология за вградени системи
В тази статия по-рано технологията IC имикроконтролерIC технология, заедно с техните примери,видове, и практично приложение намикроконтролер и IC технология в приложения за вградени системи са обсъдени накратко. По-горе обсъжданият контролер за слънчев заряд с предишната IC технология и с усъвършенствана IC технология катомикроконтролерIC технологията показва разлики между двете технологии. И също така показва, че и двете технологии все още се използват въз основа на изискването. И двете технологии имат някои предимства и недостатъци, докато се използват за вградени системи.
Технологията IC намалява размера на веригите в сравнение с размера на веригата, изграден с помощта на дискретни компоненти. НапредналмикроконтролерТехнологията IC намалява размера на веригите, като замества много интегрални схеми във веригата с еднамикроконтролер IC. По този начин, цената на схемите с технологията IC е по-малка от дискретна или транзисторна технология.МикроконтролерЦената на схемите на IC технологията е по-малка в сравнение с цената на схемите, проектирани с IC технология. По същия начин, за няколко броя параметри,микроконтролертехнологията е за предпочитане за вградени системи в сравнение с IC технологията и технологията с дискретни компоненти или транзистори.
Приложения за вградени системи, използващи различни технологии
Фигурапоказва приложения за вградени системи проектирани с различни технологии. За някои специфични приложения на вградени системи, IC технологията е за предпочитане отмикроконтролертехнология. Но повечето приложения на вградените системи използватмикроконтролертехнология, тъй като е по-напреднала и има повече предимства в сравнение с IC технологията. Освен това ще ви бъде предоставена техническа помощ от Edgefx технологиите при избораконкретна технологияза вашия академична работа по проекти въз основа на интереса ви към вградени системи.
