Ogni dispositivo elettronico che utilizziamo nella nostra vita quotidiana è progettato con componenti elettrici e progetti di elettronica circuiti. Questi elettrici eelettronicacircuiti possono essere progettati utilizzando varie tecnologie come il vuototubitecnologia, tecnologia a transistor, circuito integrato o tecnologia IC, tecnologia a microprocessore emicrocontrolloretecnologia. Queste tecnologie possono essere implementate utilizzando componenti elettrici ed elettronici discreti, circuiti integrati, microprocessori e microcontrollori. In questo articolo, discuteremo della migliore tecnologia per sistemi embedded tra le tecnologie IC e la tecnologia IC avanzata come la tecnologia IC del microcontrollore. Ma, principalmente prima di procedere oltre, dobbiamo sapere cos'è la tecnologia IC emicrocontrolloreTecnologia IC.
Tecnologie di sistemi incorporati
Tecnologia IC
In passato, i dispositivi di sistema embedded sono stati progettati utilizzando tubi a vuoto sarebbero di dimensioni molto maggiori e più costosi. Il primo transistor a punto di contatto è stato sviluppato da John Bardeen e Walter Brattain ai Bell Labs nel 1947. Quindi, l'invenzione dei transistor ha ridotto e sostituito ilingombrante costosotubi a vuoto incomputerdisegni. Successivamente, iltransistorl'utilizzo ha ridotto le dimensioni dei circuiti, poiché questi transistor sono di dimensioni inferiori, economici, più veloci nelle prestazioni, affidabili e consumano molto meno energia. Circuiticostruireutilizzando transistor e altro componenti elettronici discreti sono chiamati circuiti discreti.
Tecnologia IC
Il cambiamento rivoluzionario è stato fatto nella progettazione elettrico eelettronicacircuiti e computer con l'invenzione di circuiti integrati o tecnologia IC. I circuiti integrati sono di dimensioni molto ridotte, molto affidabili, più economici e molto semplici da usare. Questo concetto di tecnologia IC è stato introdotto nel 1958 e questa tecnologia IC ha miniaturizzato molti gadget elettrici ed elettronici come telefoni cellulari, laptop, computer e molti altri dispositivi. Il circuito integrato può essere definito come unimpostatodi circuiti elettronici integrati su una piccola piastra di materiale semiconduttore, tipicamente chiamata chip di silicio. Ogni IC può essere molto compatto, contenente numerosi miliardi di transistor e altri componenti in un'area molto piccola.
Generazioni di tecnologia IC
Esistono diverse generazioni di circuiti integrati, classificato in base alnumerodi transistor utilizzato su chip di circuiti integrati. Sono: Small scale integration (SSI), circuiti integrati contenenti poche decine di transistor. Gli anni '60 hanno visto l'integrazione su scala media (MSI), chip di circuiti integrati contenenti centinaia di transistor. NelGli anni '70 erano grandiScale Integration (LSI), in cui decine di migliaia di transistor sono integrati su ciascun chip. Negli anni '80 esisteva l'integrazione su larga scala (VLSI), in cui centinaia di migliaia di transistor sono integrati su ciascun chip. Inoltre, sono in fase di sviluppo l'integrazione su larga scala (ULSI), più di un milione di transistor per chip, l'integrazione su scala wafer (WSI), il sistema su chip (SOC) e circuiti integrati tridimensionali (3D-IC). Circuiti integrati come IC 555timer, amplificatori operazionali 741, CMOS, NMOS, Tecnologia BICMOS e così via sono considerati esempi pratici di tecnologia IC.
Tipi di circuiti integrati
Ce ne sono di diversi tipi di circuiti integrati come ADC, DAC, amplificatori, circuiti integrati di gestione dell'alimentazione, circuiti integrati di clock e timer e circuiti integrati di interfaccia utilizzatipervarie applicazioni di sistemi embedded.
Applicazione della tecnologia IC
Regolatore di carica solare che utilizza la tecnologia IC di Edgefxkits.com
Non-microcontrollorebasato regolatore di carica solare è una semplice applicazione della tecnologia IC. In questo progetto, si ottiene un meccanismo di carica controllata per evitare sotto carica,sopra caricae condizioni di scarica profonda senza utilizzaremicrocontrollore. Un insieme di amplificatori operazionali sono usaticome comparatori per il monitoraggio della tensione del pannello e della corrente di caricocontinuamente. I LED verde e rosso vengono utilizzati per l'indicazione. I LED verdi vengono utilizzati per indicare la condizione della batteria completamente carica e le condizioni di carica o sovraccarico o scarica profonda sono indicate dai LED rossi.
Circuito del regolatore di carica solare che utilizza la tecnologia IC di Edgefxkits.com
MOSFET interruttore a semiconduttore di potenzaè usato per tagliarecaricare, se i LED rossi indicano una condizione di batteria scarica o sovraccarico. Se i LED verdiindicarecondizione completamente carica dibatteria, quindi l'energia solare viene bypassata a un carico fittizio nel circuito utilizzando un transistor. Pertanto, la batteria è protettamodulosopra la carica. Questo progetto può essere ulteriormente migliorato con un file Modem GSM emicrocontrolloreper realizzare la comunicazione del sistema solare e della sala di controllo per il monitoraggio dello stato delsistema.
MicrocontrolloreCIRCUITO INTEGRATO
Il microcontrollore è un IC avanzato o un circuito integrato incorporato con periferiche aggiuntive. Lo sviluppo e l'utilizzo di sistemi integrati' applicazioni sta aumentandocon il progresso delle tecnologie IC come la tecnologia dei microprocessori emicrocontrolloretecnologia. Gli svantaggi della tecnologia a transistor, la tecnologia IC sono stati ridotti con le tecnologie IC avanzate del microprocessore e della tecnologia del microcontrollore. Un microprocessore integra le funzioni dell'unità di elaborazione centrale (CPU) di un computer su uno o pochi circuiti integrati. A microcontrollerl'unità può essere trattata come un filepiccolo computersu un unico circuito integrato costituito da una piccola unità di elaborazione centrale, oscillatore a cristallo, timer, watchdog e I / O analogico. Esistono diversi tipi di registri, interrupt utilizzati per alcune attività specifiche.Microcontrollorisono di diversi tipi come microcontrollore AVR, microcontrollore PIC e così via. Ma in genere 8051microcontrollore L'IC è utilizzato per la maggior parte delle applicazioni di sistemi embedded.
8051 Microcontrollore
Se utilizziamo la tecnologia IC, sono necessari più numeri di componenti discreti per eseguire alcune attività nei sistemi embedded. Se utilizziamo una tecnologia IC avanzata comemicrocontrolloretecnologia, quindi semplicemente scrivendo poche semplici righe di programmazione possiamo eseguire più attività. Quindi, ilnumerodi componenti discreti, la dimensione dei circuiti, la complessità e il costo possono essere ridotti nei sistemi embedded utilizzandomicrocontrolloretecnologia.
Applicazione della tecnologia del microcontrollore
Il regolatore di carica solare che utilizza il microcontrollore è un tipica applicazione di microcontrollore IC avanzatotecnologia. Per utilizzare l'energia solare in modo efficiente, illuminazione ad energia solaresistemi inclusilanterne solari, lampioni solari e sistemi di illuminazione solare per case e giardini vengono utilizzati nelle aree rurali e urbane. Il sistema di energia solare è costituito principalmente da quattro principalicomponenti: fotovoltaicomodulo, batteria ricaricabile, carico e regolatore di carica solare.
Regolatore di carica solare con tecnologia a microcontrollore
Lo schema a blocchi di un sistema di energia solare con quattro blocchi principali utilizzandomicrocontrollorela tecnologia è mostrata in figura. Tra questi quattro componenti, si consideri il regolatore di carica solare che utilizza un microcontrollore che svolge un ruolo importante nell'aumento delle prestazioni complessive del sistema di alimentazione solare. I componenti hardware utilizzati percircuito del regolatore di carica solaresono AT89C2051microcontrollore, seriale ADC0831, regolatore di tensione IC7805 , MOSFET con interruttore a semiconduttore di potenza, display LCD, batteria ricaricabile, controllo della carica, sensore dal tramonto all'alba e controllo del carico.
Una batteriaviene utilizzato per fornire un'alimentazione regolata a 5 V CC per alimentare ilmicrocontrolloreche viene utilizzato per monitorare la tensione della batteria utilizzando ADC.La tensionedi 0V-20V viene ridotto a V-5V utilizzando un divisore di potenziale con una disposizione di resistore sul pin 2 dell'ADC e questi valori vengono visualizzati sul display LCD. Utilizzando una tecnica di regolazione parallela, la corrente di carica può fluire nelbatteriae interrompe la carica della batteria se la batteria è completamente carica. Sulla base dei segnali di ingresso ricevuti dal sensore dal tramonto all'alba, ilmicrocontrollorecommuta il relè di carica o di carico. Ildisplay LCDè guidato damicrocontrolloreper visualizzare il messaggio di ricarica.
Circuito del regolatore di carica solare che utilizza la tecnologia del microcontrollore
Se labatteriaè completamente carico (fino a14V), quindirelèviene eccitato tramite MOSFET per interrompere la carica. Quindi verrà avviato un timer di 5 minutidi microcontrolloree il display LCD visualizza il messaggio come batteria carica. Se questo timer è scaduto, il filebatteriaviene ricollegato al pannello solare da un relè e quindi la corrente di carica solare viene pulsata per tutto il tempotensione solareè presente. Se latensione del pannello solarescende al di sotto tensione del diodo zenerdel sensore dal tramonto all'alba , poi ilmicrocontrollorericeve un segnale dal sensore dal tramonto all'alba, quindi attiva il carico tramite il MOSFET e sul display LCD viene visualizzato un messaggio di carico ON. Sevoltaggioscende al di sotto dei 10 V del sensore dal tramonto all'alba, quindi ilmicrocontrollorespegne il carico tramiteMOSFET.
Migliore tecnologia per sistemi embedded
In questo articolo, in precedenza la tecnologia IC emicrocontrolloreTecnologia IC insieme ai loro esempi,tipie pratico applicazione dimicrocontrollore e tecnologia IC in applicazioni di sistemi embedded sono stati discussi in breve. Il regolatore di carica solare sopra discusso con la precedente tecnologia IC e con tecnologia IC avanzata comemicrocontrolloreLa tecnologia IC mostra differenze tra entrambe le tecnologie. E mostra anche che entrambe le tecnologie vengono ancora utilizzate in base al requisito. Entrambe le tecnologie presentano alcuni vantaggi e svantaggi quando vengono utilizzate per i sistemi embedded.
La tecnologia IC ha ridotto le dimensioni dei circuiti rispetto alle dimensioni del circuito costruito utilizzando componenti discreti. Un avanzatomicrocontrolloreLa tecnologia IC riduce le dimensioni dei circuiti sostituendo molti circuiti integrati nel circuito con uno solomicrocontrollore IC. Pertanto, il costo dei circuiti con la tecnologia IC è inferiore rispetto alla tecnologia discreta o a transistor.MicrocontrolloreIl costo dei circuiti con tecnologia IC è inferiore rispetto al costo dei circuiti progettati con tecnologia IC. Allo stesso modo, per diversi numeri di parametri, il filemicrocontrollorela tecnologia è preferibile per i sistemi embedded rispetto alla tecnologia IC e ai componenti discreti o alla tecnologia dei transistor.
Applicazioni di sistemi integrati che utilizzano tecnologie diverse
figuraSpettacoli applicazioni di sistemi embedded progettato con diverse tecnologie. Per alcune applicazioni specifiche di sistemi embedded, la tecnologia IC è preferibile rispetto amicrocontrolloretecnologia. Ma la maggior parte delle applicazioni di sistemi embedded utilizzamicrocontrolloretecnologia, poiché è più avanzata e presenta maggiori vantaggi rispetto alla tecnologia IC. Inoltre, ti verrà fornito aiuto tecnico dalle tecnologie Edgefx nella sceltaparticolare tecnologiaper il tuo lavoro di progetto accademico in base al tuo interesse per i sistemi embedded.
