Un rezumat despre tehnologia IC pentru microcontrolere și sisteme încorporate

Fiecare dispozitiv electronic pe care îl folosim în viața noastră de zi cu zi este proiectat cu electricitate și proiecte electronice circuite. Aceste electrice șiElectronicăcircuitele pot fi proiectate folosind diverse tehnologii, cum ar fi vidultuburitehnologie, tehnologie tranzistor, circuit integrat sau tehnologie IC, tehnologie microprocesor șimicrocontrolertehnologie. Aceste tehnologii pot fi implementate folosind componente electrice și electronice discrete, circuite integrate, microprocesoare și microcontrolere. În acest articol, vom discuta despre cea mai bună tehnologie pentru sistemele încorporate printre tehnologiile IC și tehnologia IC avansată, cum ar fi tehnologia IC microcontroler. Dar, în primul rând înainte de a continua mai departe, trebuie să știm ce este tehnologia IC șimicrocontrolerTehnologie IC.

Tehnologii de sisteme încorporate

Tehnologie IC

În zilele anterioare, dispozitivele de sistem încorporate au fost proiectate folosind tuburi de vid ar avea dimensiuni foarte mari și mai scumpe. Primul tranzistor de contact punctual a fost dezvoltat de John Bardeen și Walter Brattain la Bell Labs în 1947. Apoi, invenția tranzistoarelor a redus și a înlocuitvoluminoase scumpetuburi de vid încalculatoaremodele. Ulterior,tranzistoareutilizarea a redus dimensiunea circuitelor, deoarece aceste tranzistoare au dimensiuni mai mici, economice, performanțe mai rapide, fiabile și consumă foarte puțină energie. Circuiteconstruifolosind tranzistoare și altele componente electronice discrete sunt numite ca circuite discrete.

Tehnologie IC

Schimbarea revoluționară a fost făcută în proiectare electrice șiElectronicăcircuite și calculatoare cu invenția circuitelor integrate sau a tehnologiei IC. Circuitele integrate sunt de dimensiuni foarte mici, foarte fiabile, cele mai economice și foarte simple de utilizat. Acest concept de tehnologie IC a fost introdus în 1958, iar această tehnologie IC a miniaturizat o mulțime de dispozitive electrice și electronice, cum ar fi telefoane mobile, laptopuri, computere și multe alte dispozitive. Circuitul integrat poate fi definit ca una stabilitde circuite electronice integrate pe o mică placă de material semiconductor, denumită de obicei sub formă de cip de siliciu. Fiecare IC poate fi foarte compact, conținând numeroase miliarde de tranzistoare și alte componente într-o zonă foarte mică.

Generații de tehnologie IC

Există diferite generații de circuite integrate, clasificat pe bazanumăra tranzistoarelor utilizat pe cipurile de circuite integrate. Acestea sunt: ​​Integrare la scară mică (SSI), circuite integrate care conțin câteva numere de zeci de tranzistoare. Anii 1960 au asistat la integrarea la scară medie (MSI), cipuri de circuite integrate care conțin sute de tranzistori. ÎnÎn anii 1970 a fost mareintegrare la scară (LSI), în care zeci de mii de tranzistoare sunt integrate pe fiecare cip. În anii 1980 a existat o integrare la scară foarte mare (VLSI), în care sute de mii de tranzistoare sunt integrate pe fiecare cip. În plus, sunt dezvoltate integrarea la scară largă (ULSI), integrarea a peste un milion de tranzistoare pe cip, integrarea la scară de wafer (WSI), sistemul pe cip (SOC) și circuite integrate tridimensionale (3D-IC). Circuite integrate precum 555timer IC, 741 amplificatoare operaționale, CMOS, NMOS, Tehnologie BICMOS , și așa mai departe sunt considerate exemple practice de tehnologie IC.

Tipuri de circuite integrate

Sunt diferite tipuri de circuite integrate cum ar fi ADC, DAC, amplificatoare, circuite integrate de gestionare a energiei, circuite integrate de ceas și timer și circuite integrate de interfață utilizatepentrudiverse aplicații de sisteme încorporate.

Aplicarea tehnologiei IC

Controler de încărcare solară folosind tehnologia IC de Edgefxkits.com

Nu-microcontrolerbazat controler de încărcare solară proiectul este o aplicație simplă a tehnologiei IC. În acest proiect, se realizează un mecanism de încărcare controlată pentru a evita subîncărcarea,peste sarcină, și condiții de descărcare profundă fără a utilizamicrocontroler. Un set de amplificatoare operaționale sunt folositeca comparatoare pentru monitorizarea tensiunii panoului și a curentului de sarcinăcontinuu. Pentru indicare sunt utilizate LED-uri verzi și roșii. LED-urile verzi sunt utilizate pentru a indica starea complet încărcată a bateriei, iar condițiile de încărcare sau supraîncărcare sau descărcare profundă sunt indicate de LED-urile roșii.

Circuitul controlerului de încărcare solară utilizând tehnologia IC de Edgefxkits.com

Comutator semiconductor de putere MOSFETeste folosit pentru a tăiasarcină, dacă LED-urile roșii indică o baterie descărcată sau o stare de suprasarcină. Dacă LED-uri verziindicastare complet încărcată debaterie, apoi energia solară este ocolită la o sarcină falsă în circuit folosind un tranzistor. Astfel, bateria este protejatăformăpeste încărcare. Acest proiect poate fi îmbunătățit în continuare cu un Modem GSM șimicrocontrolerpentru a realiza sistemul solar de comunicare și camera de control pentru monitorizarea stăriisistem.

MicrocontrolerIC

Microcontrolerul este un circuit avansat IC sau un circuit integrat care este încorporat cu periferice suplimentare. Dezvoltarea și utilizarea fișierului sisteme integrate' aplicații crestecu progresul în tehnologiile IC, cum ar fi tehnologia microprocesorului șimicrocontrolertehnologie. Dezavantajele tehnologiei tranzistorului, tehnologia IC au fost diminuate cu tehnologia avansată de tehnologii IC microprocesor și tehnologie microcontroler. Un microprocesor integrează funcțiile unității centrale de procesare (CPU) a unui computer pe unul sau câteva circuite integrate. A microcontrolerunitatea poate fi tratată ca ocomputer micpe un singur circuit integrat care constă dintr-o mică unitate centrală de procesare, oscilator de cristal, temporizatoare, câine de pază și I / O analogice. Există diferite tipuri de registre, întreruperi care sunt utilizate pentru anumite sarcini specifice.Microcontroleresunt de diferite tipuri, cum ar fi microcontrolerul AVR, microcontrolerul PIC și așa mai departe. Dar de obicei 8051microcontroler IC este utilizat pentru majoritatea aplicațiilor de sisteme încorporate.

8051 Microcontroler

Dacă folosim tehnologia IC, atunci sunt necesare mai multe numere de componente discrete pentru a efectua unele sarcini în sistemele încorporate. Dacă folosim tehnologie IC avansată precummicrocontrolertehnologie, apoi doar scriind câteva linii simple de programare putem realiza mai multe sarcini. Astfel,numărde componente discrete, dimensiunea circuitelor, complexitatea și costul pot fi reduse în sistemele încorporate prin utilizareamicrocontrolertehnologie.

Aplicarea tehnologiei microcontrolerelor

Controlerul de încărcare solară folosind microcontroler este un aplicarea tipică a microcontroler IC avansattehnologie. Pentru a utiliza energia solară eficient, iluminatul alimentat cu energie solarăsisteme inclusivfelinarele solare, luminile stradale solare și sistemele solare de iluminat pentru case și grădini sunt utilizate atât în ​​zonele rurale, cât și în cele urbane. Sistemul de energie solară constă în principal din patru maricomponente: fotovoltaicmodul, baterie reîncărcabilă, încărcător și controler de încărcare solară.

Controler de încărcare solară folosind tehnologia microcontrolerului

Schema bloc a unui sistem de energie solară cu patru blocuri majore folosindmicrocontrolertehnologia este prezentată în figură. Dintre aceste patru componente, luați în considerare controlerul de încărcare solară care utilizează microcontroler care joacă un rol major în creșterea performanței generale a sistemului de energie solară. Componentele hardware utilizate pentrucircuitul controlerului de încărcare solarăsunt AT89C2051microcontroler, seria ADC0831, regulator de tensiune IC7805 , comutator semiconductor de alimentare MOSFET, afișaj LCD, baterie reîncărcabilă, control al încărcării, senzor amurg până în zori și control al sarcinii.

O baterieeste utilizat pentru a furniza o sursă reglementată de 5V DC pentru a alimentamicrocontrolercare este utilizat pentru a monitoriza tensiunea bateriei utilizând ADC.Tensiuneade 0V-20V este redus la V-5V folosind un divizor de potențial cu un aranjament de rezistență realizat la pinul 2 al ADC și aceste valori sunt afișate pe ecranul LCD. Folosind o tehnică de reglare paralelă, curentul de încărcare este permis să curgă înbaterieși nu mai încarcă bateria dacă bateria este complet încărcată. Pe baza semnalelor de intrare primite de la amurg la senzorul de zori,microcontrolercomută releul de încărcare sau de încărcare.Ecran LCDeste condus demicrocontrolerpentru a afișa mesajul de încărcare.

Circuitul controlerului de încărcare solar utilizând tehnologia microcontrolerului

Dacăbaterieeste complet încărcat (pâna la14V), atuncireleueste alimentat prin MOSFET pentru a întrerupe încărcarea. Apoi, se va porni temporizatorul de 5 minutede microcontroleriar ecranul LCD afișează mesajul ca baterie plină. Dacă acest cronometru este scurs, atuncibaterieeste reconectat la panoul solar printr-un releu și astfel curentul de încărcare solară este pulsat atâta timp câttensiunea solarăeste prezent. Dacătensiunea panoului solarcade sub tensiunea diodei zenera senzorului amurg până a zori , apoimicrocontrolerprimește un semnal de la amurg la senzorul de zori, apoi activează încărcarea prin MOSFET și un mesaj de încărcare este afișat pe afișajul LCD. DacăVoltajcoboară sub 10V din senzorul amurgului până în zori, apoimicrocontroleroprește sarcina prinMOSFET.

Cea mai bună tehnologie pentru sistemele încorporate

În acest articol, mai devreme tehnologia IC șimicrocontrolerTehnologia IC împreună cu exemplele lor,tipuriși practic aplicarea demicrocontroler și tehnologia IC în aplicații de sisteme încorporate au fost discutate pe scurt. Controlerul de încărcare solară discutat mai sus cu fosta tehnologie IC și cu tehnologia IC avansată, cum ar fimicrocontrolerTehnologia IC arată diferențe între ambele tehnologii. Și arată, de asemenea, că ambele tehnologii sunt încă utilizate pe baza cerinței. Ambele tehnologii au unele avantaje și dezavantaje în timp ce sunt utilizate pentru sistemele încorporate.

Tehnologia IC a redus dimensiunea circuitelor comparativ cu dimensiunea circuitului construită utilizând componente discrete. Un avansatmicrocontrolerTehnologia IC reduce dimensiunea circuitelor prin înlocuirea multor circuite integrate din circuit cu unul singurIC microcontroler. Astfel, costul circuitelor cu tehnologia IC este mai mic decât tehnologia discretă sau cu tranzistor.MicrocontrolerCostul circuitelor cu tehnologie IC este mai mic, comparativ cu costul circuitelor proiectate cu tehnologia IC. În mod similar, pentru mai multe numere de parametri,microcontrolertehnologia este de preferat pentru sistemele încorporate în comparație cu tehnologia IC și tehnologia componentelor discrete sau a tranzistoarelor.

Aplicații de sisteme încorporate folosind diferite tehnologii

Figuraspectacole aplicații de sisteme încorporate proiectat cu diferite tehnologii. Pentru unele aplicații specifice ale sistemelor încorporate, este preferabilă tehnologia ICmicrocontrolertehnologie. Dar majoritatea aplicațiilor de sisteme încorporate sunt utilizatemicrocontrolertehnologie, deoarece este mai avansată și are mai multe avantaje în comparație cu tehnologia IC. În plus, vă va fi oferit ajutor tehnic din tehnologiile Edgefx în alegeretehnologie specialăpentru tine munca de proiect academic pe baza interesului dvs. pentru sistemele încorporate.