КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Лекция 1. Микроконтроллеры в современном мире
РЕКОМЕНДОВАНА Л1ТЕРАТУРА
Цель лекции: Познакомить студентов с микроконтроллерами и их применением. 1.1 Краткая история развития микроконтроллеров Микропроцессоры и производные от них — микроконтроллеры — являются широко распространенным и при этом незаметным элементом инфраструктуры современного общества, основанного на электронике и коммуникациях. Исследования, проведенные в 1998 году, показали, что в каждом доме незаметно для нас «живет» около 100 микроконтроллеров и микропроцессоров. Они присутствуют буквально всюду: в звуковых открытках, стиральных машинах, микроволновых печах, телевизорах, телефонах, персональных компьютерах и разных других устройствах. Даже в самом обыкновенном автомобиле скрывается более двадцати таких элементов, где они, в частности, контролируют состояние беспроводных датчиков давления в шинах и отображают критичные данные, получаемые по сети CAN. Каждый год продается около четырех миллиардов подобных изделий, предназначенных для реализации «мозгов» разнообразных «умных» устройств, начиная от интеллектуальных таймеров для яйцеварок и заканчивая системами управления самолетом. Эволюция микропроцессоров, первые из которых были выпущены компанией Intel в далеком 1971 году, привела к коренному изменению структуры общества, спровоцировав в начале XX1 века вторую промышленную революцию. Несмотря на то что микропроцессоры, являясь основным компонентом вездесущих ПК, известны лучше, объем продаж различных микропроцессоров, таких как Intel Pentium, составляет всего около 2% от общего объема продаж подобных устройств. Подавляющее же большинство продаж приходится на дешевые микроконтроллеры, встраиваемые в специализированные электронные устройства. Причем если основной задачей микропроцессоров является обеспечение собственно вычислительной мощности, то во втором случае акцент смещается в сторону объединения на одном кристалле центрального процессора, памяти и устройств ввода или вывода. Такая интегрированная вычислительная система называется микроконтроллером. Основную долю на рынке занимают устройства, оперирующие 8-битными данными, хотя имеются как 4-х, так и 16-битные устройства. Они во многом схожие с первыми микропроцессорами и кардинальным образом отличающиеся от современной «тяжелой артиллерии» в лице микропроцессоров Intel Pentium и Power PC. В отличие от последних процессоров, сущностью микроконтроллера является высокая степень системной интеграции при низкой стоимости. Суммарная мощность вычислительной системы может быть увеличена путем распределения процессоров по системе. Так, в каждом сочленении манипулятора робота может использоваться свой микроконтроллер, выполняющий простые локальные операции и обменивающийся данными с более мощным процессором, определяющим функционирование всего робота. Семейство микроконтроллеров фирмы Microchip — одно из наиболее популярных семейств, использующихся при и изучении микроконтроллеров на самых разных этапах учебного процесса, начиная со старших классов школы и заканчивая университете. Освоение микроконтроллеров этой фирмы, облегчается небольшим набором команд и относительно простой передовой архитектурой. Помимо использования в промышленности и образовательном процессе, микроконтроллеры семейства PIC® применяются в большинстве любительских устройств, в чем можно убедиться, открыв любой журнал, посвященный радиолюбительству. Компания Microchip Inc относительно молодой участник рынка микроконтроллеров, на который она вышла в 1989 году после разработки нового семейства микроконтроллеров с гарвардской архитектурой. К концу 1999 года компания Microchip была уже вторым по величине производителем 8-битных микроконтроллеров, уступая только компании Motorola. 1.2 Задачи и роль микроконтроллеров Для современных локальных систем автоматического регулирования и управления основным элементом является микроконтроллер. На объект управления воздействуют Хi -входные воздействия от исполнительных механизмов (ИМ), различные возмущающие факторы fi не учтенные в системах управления. Выходные данные объекта измеряются датчиками. Задача микропроцессорной системы - принять сигнал от аналоговых датчиков (АД) и дискретных датчиков (ДД), а затем выработать управляющий выходной сигнал на исполнительные механизмы. Микропроцессорная система должна работать в реальном масштабе времени. Для синхронизации системы применяются таймеры. Аналоговые сигналы от датчиков по очереди преобразуются в цифровые сигналы в аналого-цифровом преобразователе (АЦП), затем обрабатываются по определенной программе в центральном процессоре управления (ЦПУ). Выходной цифровой сигнал вырабатывается центральным процессором управления. Затем он преобразуется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) в аналоговый сигнал и через коммутатор, определяющий канал передачи, воздействует на исполнительный механизм (ИМ). Экстренные ситуации, например, аварийная ситуация, обрабатываются с помощью подпрограммы обработки прерываний, которая прерывает обычную (фоновую) программу, и обрабатывает сигнал от датчика прерываний. Затем управление вновь возвращается к выполнению фоновой программе с прерванного места. Задачи микроконтроллеров состоят в следующем: - управление и регулирование; - сбор и обработка технологических параметров; - отображение и контроль данных; - сигнализация и защита от аварийных ситуаций; - диспетчеризация, архивирование и протоколирование. Рисунок 1.1 – Система локальной автоматизации Система локальной автоматизации является объектом управления для системы верхнего уровня. Несомненно, что исполнение систем автоматизации требует стандартизации. Для этого была создана международная ассоциация поставщиков решений для промышленных предприятий MЕSA (Manufacturing Enterprise Solution Association). MESA контролирует, регулирует и разрабатывает единые протоколы для решения с следующих задач: -диспетчеризация производственной задачи; -сбор данных и управление качеством; -управление технологическим обслуживанием; -анализ производительности; -составление производственного расписания; -контроль документов; -управление трудовыми ресурсами; -координация технических процессов и учет готовой продукции. В соответствии с перечисленными задачами микропроцессорные системы управления делятся: - информационно-управленческие системы; - системы сбора и обработки информации; - системы защиты; - системы тестирования и контроля; - SCADA системы.
Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 3591; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |