Tots els dispositius electrònics que fem servir en la nostra vida quotidiana estan dissenyats amb sistemes elèctrics i projectes electrònics circuits. Aquests elèctrics ielectrònicaels circuits es poden dissenyar utilitzant diverses tecnologies com el buittubstecnologia, tecnologia de transistors, circuit integrat o tecnologia IC, tecnologia de microprocessador imicrocontroladortecnologia. Aquestes tecnologies es poden implementar mitjançant components elèctrics i electrònics discrets, circuits integrats, microprocessadors i microcontroladors. En aquest article, parlarem de la millor tecnologia per a sistemes incrustats entre tecnologies IC i tecnologia IC avançada, com la tecnologia IC de microcontroladors. Però, principalment abans de continuar, hem de saber què és la tecnologia IC imicrocontroladorTecnologia IC.
Tecnologies de sistemes incrustats
Tecnologia IC
En els dies anteriors, els dispositius del sistema incrustat es dissenyaven amb tubs de buit de mida molt més gran i costaven. El primer transistor de contacte puntual va ser desenvolupat per John Bardeen i Walter Brattain a Bell Labs el 1947. Després, la invenció dels transistors ha reduït i substituït elvoluminós cartubs de buitordinadorsdissenys. Posteriorment, el fitxertransistorsl’ús va reduir la mida dels circuits, ja que aquests transistors tenen una mida menor, econòmics, de rendiment més ràpid, fiables i consumeixen molt menys energia. Circuitsconstruirutilitzant transistors i altres components electrònics discrets s’anomenen circuits discrets.
Tecnologia IC
Es va fer un canvi revolucionari en el disseny elèctric ielectrònicacircuits i ordinadors amb la invenció de circuits integrats o tecnologia IC. Els circuits integrats són de mida molt petita, molt fiables, econòmics i molt senzills d’utilitzar. Aquest concepte de tecnologia IC es va introduir el 1958 i aquesta tecnologia IC va miniaturitzar molts aparells elèctrics i electrònics com telèfons mòbils, ordinadors portàtils, ordinadors i molts altres dispositius. El circuit integrat es pot definir com aconjuntde circuits electrònics integrats en una petita placa de material semiconductor, normalment anomenada xip de silici. Cada CI pot ser molt compacte, contenint nombrosos milions de transistors i altres components en una àrea molt petita.
Generacions de tecnologia IC
Hi ha diferents generacions de circuits integrats, classificat en funció delnúmerode transistors s’utilitza en xips de circuits integrats. Són: Integració a petita escala (SSI), circuits integrats que contenen un nombre de desenes de transistors. La dècada de 1960 va ser testimoni de la integració a escala mitjana (MSI), xips de circuits integrats que contenien centenars de transistors. EnAls anys setanta hi havia gransintegració a escala (LSI), en què desenes de milers de transistors estan integrats a cada xip. Als anys vuitanta hi va haver una integració a gran escala (VLSI), en què centenars de milers de transistors estan integrats a cada xip. A més, s’estan desenvolupant una integració ultra gran escala (ULSI), més d’un milió de transistors per xip, integració a escala d’hòsties (WSI), sistema a xip (SOC) i circuits integrats tridimensionals (3D-IC). Circuits integrats com 555timer IC, 741 amplificadors operatius, CMOS, NMOS, Tecnologia BICMOS , etc., es consideren exemples pràctics de tecnologia IC.
Tipus de CI
Hi ha diferents tipus de circuits integrats com ara ADC, DAC, amplificadors, circuits integrats de gestió d'energia, circuits integrats de rellotge i temporitzador i circuits d'interfície que s'utilitzenperdiverses aplicacions de sistemes incrustats.
Aplicació de tecnologia IC
Controlador de càrrega solar que utilitza la tecnologia IC de Edgefxkits.com
No-microcontroladorbasat controlador de càrrega solar project és una aplicació senzilla de tecnologia IC. En aquest projecte, s’aconsegueix un mecanisme de càrrega controlada per evitar la sobrecàrrega,sobre càrrec, i condicions de descàrrega profunda sense utilitzarmicrocontrolador. Un conjunt de amplificadors operatius s’utilitzencom a comparadors per controlar la tensió i el corrent de càrrega del panellcontínuament. S'utilitzen LEDs verds i vermells per indicar-los. Els LED verds s’utilitzen per indicar l’estat de la bateria completament carregada i les condicions de descàrrega profunda o carregades o sobrecarregades s’indiquen amb LED vermells.
Circuit de controlador de càrrega solar mitjançant tecnologia IC de Edgefxkits.com
Interruptor de corrent semiconductor MOSFETs’utilitza per tallarcàrrega, si els LED vermells indiquen una bateria baixa o un estat de sobrecàrrega. Si LEDs verdsindicarestat completament carregat depila, llavors l'energia solar es passa per alt a una càrrega fictícia en el circuit mitjançant un transistor. Així, la bateria està protegidaformasobrecàrrega. Aquest projecte es pot millorar encara més amb un Mòdem GSM imicrocontroladorper aconseguir un sistema solar de comunicació i una sala de control per controlar l'estat delsistema.
MicrocontroladorI C
El microcontrolador és un circuit integrat o circuit integrat avançat que s’incorpora amb perifèrics addicionals. El desenvolupament i ús del fitxer sistemes incrustats ” aplicacions està augmentantamb l 'avanç en tecnologies d' IC com la tecnologia de microprocessadors imicrocontroladortecnologia. Els desavantatges de la tecnologia de transistors, la tecnologia IC es van reduir amb la tecnologia avançada de microprocessadors i microcontroladors de tecnologies IC. Un microprocessador integra les funcions de la unitat central de processament (CPU) d’un ordinador en un o alguns circuits integrats. A microcontroladorla unitat es pot tractar com apetit ordinadoren un únic circuit integrat que consisteix en una petita unitat central de processament, oscil·lador de cristall, temporitzadors, gos de vigilància i E / S analògics. Hi ha diferents tipus de registres, interrupcions que s’utilitzen per a algunes tasques específiques.Microcontroladorssón de diferents tipus, com ara el microcontrolador AVR, el microcontrolador PIC, etc. Però normalment 8051microcontrolador IC s’utilitza per a la majoria de les aplicacions de sistemes incrustats.
Microcontrolador 8051
Si fem servir la tecnologia IC, es requereixen múltiples nombres de components discrets per realitzar algunes tasques en sistemes incrustats. Si utilitzem tecnologia IC avançada commicrocontroladortecnologia, llavors només escrivint algunes línies de programació senzilles podem realitzar diverses tasques. Així, elnúmerode components discrets, la mida dels circuits, la complexitat i el cost es poden reduir en sistemes incrustats mitjançant l’úsmicrocontroladortecnologia.
Aplicació de la tecnologia de microcontroladors
El controlador de càrrega solar que utilitza un microcontrolador és un aplicació típica de microcontrolador CI avançattecnologia. Per utilitzar l'energia solar de manera eficient, il·luminació amb energia solarsistemes inclososes fan servir llanternes solars, fanals solars i sistemes d’il·luminació solar per a cases i jardins, tant a les zones rurals com a les urbanes. El sistema d'energia solar consta principalment de quatre granscomponents: fotovoltaicacontrolador de mòdul, bateria recarregable, càrrega i càrrega solar.
Controlador de càrrega solar mitjançant tecnologia de microcontroladors
El diagrama de blocs d’un sistema d’energia solar que utilitza quatre blocs principalsmicrocontroladorla tecnologia es mostra a la figura. Entre aquests quatre components, tingueu en compte el controlador de càrrega solar que utilitza un microcontrolador que té un paper important en l’augment del rendiment global del sistema d’energia solar. Els components de maquinari utilitzats percircuit de controlador de càrrega solarsón AT89C2051microcontrolador, sèrie ADC0831, regulador de tensió IC7805 , interruptor de corrent semiconductor MOSFET, pantalla LCD, bateria recarregable, control de càrrega, sensor capvespre fins a l'alba i control de càrrega.
Una baterias'utilitza per proporcionar subministrament regulat de 5 V CC per encendre elmicrocontroladorque s’utilitza per controlar la tensió de la bateria mitjançant ADC.La tensióde 0V-20V es redueix a V-5V mitjançant un divisor de potencial amb una disposició de resistència realitzada al pin 2 de l'ADC i aquests valors es mostren a la pantalla LCD. Mitjançant una tècnica de regulació paral·lela, es permet que el corrent de càrrega flueix cap a la xarxapilai deixa de carregar la bateria si la bateria està completament carregada. Basat en els senyals d’entrada rebuts del sensor capvespre fins a l’alba, elmicrocontroladorcommuta el relé de càrrega o càrrega. ElPantalla LCDestà impulsat per lamicrocontroladorper mostrar el missatge de càrrega.
Circuit de controlador de càrrega solar mitjançant tecnologia de microcontroladors
Si elpilaestà completament carregat (Fins a14V), doncsrelleus’energia mitjançant MOSFET per interrompre la càrrega. A continuació, s'iniciarà el temporitzador de 5 minutsper microcontroladori la pantalla LCD mostra el missatge com a bateria plena. Si transcorre aquest temporitzador, llavorspilaes torna a connectar al panell solar mitjançant un relé i, per tant, el corrent de càrrega solar és pulsat sempre quetensió solarés present. Si eltensió del panell solarcau per sota tensió de díode zenerdel sensor del capvespre a l’alba , aleshores elmicrocontroladorrep un senyal del sensor capvespre fins a l’alba, després activa la càrrega a través del MOSFET i es mostra un missatge de càrrega activada a la pantalla LCD. Sivoltatgecau per sota dels 10V del sensor capvespre fins a la matinada, després elmicrocontroladorapaga la càrrega a través deMOSFET.
Millor tecnologia per a sistemes incrustats
En aquest article, anteriorment, la tecnologia IC imicrocontroladorTecnologia IC juntament amb els seus exemples,tipus, i pràctic aplicació demicrocontrolador i tecnologia IC a aplicacions de sistemes incrustats han estat discutides breument. El controlador de càrrega solar discutit anteriorment amb l'antiga tecnologia IC i amb tecnologia IC avançada, com aramicrocontroladorLa tecnologia IC mostra diferències entre ambdues tecnologies. I també mostra que les dues tecnologies encara s’utilitzen en funció del requisit. Totes dues tecnologies presenten alguns avantatges i desavantatges mentre s’utilitzen per a sistemes incrustats.
La tecnologia IC redueix la mida dels circuits en comparació amb la mida del circuit construït mitjançant components discrets. Un avançatmicrocontroladorLa tecnologia IC redueix la mida dels circuits substituint molts circuits integrats del circuit per un de únicIC de microcontrolador. Per tant, el cost dels circuits amb tecnologia IC és menor que la tecnologia discreta o transistor.MicrocontroladorEl cost dels circuits de tecnologia IC és menor, en comparació amb el cost dels circuits dissenyats amb tecnologia IC. De la mateixa manera, per a diversos números de paràmetres, el fitxermicrocontroladorla tecnologia és preferible per als sistemes incrustats en comparació amb la tecnologia IC i la tecnologia de components discrets o transistors.
Aplicacions de sistemes incrustats que utilitzen diferents tecnologies
Figuraespectacles aplicacions de sistemes incrustats dissenyat amb diferents tecnologies. Per a algunes aplicacions específiques de sistemes incrustats, és preferible la tecnologia ICmicrocontroladortecnologia. Però la majoria de les aplicacions de sistemes incrustats s’utilitzenmicrocontroladortecnologia, ja que és més avançada i té més avantatges en comparació amb la tecnologia IC. A més, se us proporcionarà ajuda tècnica de les tecnologies Edgefx per triartecnologia particularper a la seva treball de projectes acadèmics en funció del vostre interès pels sistemes incrustats.
