私たちが日常生活で使用するすべての電子機器は、電気とエレクトロニクスプロジェクト回路。これらの電気とエレクトロニクス回路は、真空などのさまざまな技術を使用して設計できますチューブ技術、トランジスタ技術、集積回路またはIC技術、マイクロプロセッサ技術、およびマイクロコントローラー技術。これらのテクノロジは、ディスクリートの電気および電子コンポーネント、集積回路、マイクロプロセッサ、およびマイクロコントローラを使用して実装できます。この記事では、IC技術とマイクロコントローラIC技術などの高度なIC技術の中で組み込みシステムに最適な技術について説明します。しかし、主に先に進む前に、IC技術とは何かを知る必要があります。マイクロコントローラーIC技術。

組み込みシステム技術

ICテクノロジー

以前は、真空管を使用して設計された組み込みシステムデバイスは、サイズが非常に大きく、高価でした。最初の点接触トランジスタは、1947年にベル研究所のジョンバーディーンとウォルターブラッテンによって開発されました。その後、トランジスタの発明は削減され、かさばる高価の真空管コンピューターデザイン。続いて、トランジスタこれらのトランジスタはサイズが小さく、経済的で、性能が速く、信頼性が高く、消費電力が非常に少ないため、使用により回路のサイズが小さくなりました。回路ビルドトランジスタなどを使ってディスクリート電子部品ディスクリート回路と呼ばれます。

ICテクノロジー

“ブリッジはネットワークで何をしますか ”

設計に革命的な変更が加えられました電気およびエレクトロニクス回路集積回路またはIC技術を発明したコンピュータ。集積回路はサイズが非常に小さく、信頼性が高く、経済的で、使用が非常に簡単です。このIC技術の概念は1958年に導入され、このIC技術は、携帯電話、ラップトップ、コンピューター、およびその他の多くのデバイスなど、多くの電気および電子機器を小型化しました。集積回路は次のように定義できますセットする通常シリコンチップと呼ばれる小さな半導体材料プレートに集積された電子回路の。各ICは非常にコンパクトで、非常に小さな領域に数十億個のトランジスタやその他のコンポーネントが含まれています。

世代のICテクノロジー

集積回路にはさまざまな世代がありますが、に基づいて分類数トランジスタの集積回路チップで使用されます。それらは次のとおりです。小規模集積回路（SSI）、数十個のトランジスタを含む集積回路。 1960年代には、数百のトランジスタを含む集積回路チップである中規模集積回路（MSI）が目撃されました。に1970年代は大きかったスケール統合（LSI）。各チップに数万個のトランジスタが統合されています。 1980年代には、超大規模集積回路（VLSI）があり、各チップに数十万個のトランジスタが集積されていました。さらに、超大規模集積回路（ULSI）、チップあたり100万個を超えるトランジスタの集積、ウェーハスケール集積（WSI）、システムオンチップ（SOC）、および3次元集積回路（3D-IC）が開発されています。 555タイマーIC、741オペアンプ、CMOS、NMOSなどの集積回路 BICMOSテクノロジー、などがIC技術の実例と考えられています。

ICの種類

違いがある集積回路の種類使用されるADC、DAC、増幅器、電源管理IC、クロックおよびタイマーIC、インターフェースICなどためにさまざまな組み込みシステムアプリケーション。

IC技術の応用

Edgefxkits.comによるIC技術を使用したソーラー充電コントローラー

いいえ-マイクロコントローラーベースソーラー充電コントローラープロジェクトはIC技術の単純なアプリケーションです。このプロジェクトでは、充電不足を回避するために制御された充電メカニズムが実現されています。過充電、および使用せずに深い放電条件マイクロコントローラー。一連のオペアンプ使用されていますパネル電圧と負荷電流を監視するためのコンパレータとして継続的に。緑と赤のLEDが表示に使用されます。緑色のLEDは、完全に充電されたバッテリーの状態を示すために使用され、充電または過負荷または深い放電状態では、赤色のLEDで示されます。

Edgefxkits.comによるIC技術を使用したソーラー充電コントローラー回路

パワー半導体スイッチMOSFETカットオフに使用されます負荷、赤いLEDがバッテリー低下または過負荷状態を示している場合。緑色のLEDの場合示す完全に充電された状態電池、次に太陽エネルギーはトランジスタを使用して回路内のダミー負荷にバイパスされます。したがって、バッテリーは保護されます形過充電。このプロジェクトは、 GSMモデムそしてマイクロコントローラーの状態を監視するための通信ソーラーシステムと制御室を実現するシステム。

マイクロコントローラーIC

マイクロコントローラは、追加の周辺機器が組み込まれた高度なICまたは集積回路です。の開発と使用法組み込みシステム' アプリケーション増加していますマイクロプロセッサ技術などのIC技術の進歩に伴い、マイクロコントローラー技術。トランジスタ技術の欠点であるIC技術は、高度なIC技術であるマイクロプロセッサとマイクロコントローラ技術によって減少しました。マイクロプロセッサは、コンピュータの中央処理装置（CPU）の機能を1つまたはいくつかの集積回路に統合します。 A microcontrollerユニットはとして扱うことができます小さなコンピューター小さな中央処理装置、水晶発振器、タイマー、ウォッチドッグ、アナログI / Oで構成される単一の集積回路上にあります。レジスタにはさまざまな種類があり、特定のタスクに使用される割り込みがあります。マイクロコントローラーAVRマイクロコントローラー、PICマイクロコントローラーなどのさまざまなタイプがあります。しかし、通常は 8051マイクロコントローラー ICは、ほとんどの組み込みシステムアプリケーションに使用されています。

8051マイクロコントローラー

“単相および三相 ”

ICテクノロジーを使用する場合、組み込みシステムでいくつかのタスクを実行するには、複数の個別のコンポーネントが必要です。のような高度なIC技術を使用する場合マイクロコントローラーテクノロジーなら、いくつかの簡単なプログラミング行を書くだけで、複数のタスクを実行できます。したがって、数組み込みシステムでは、ディスクリートコンポーネントの数、回路のサイズ、複雑さ、およびコストを、マイクロコントローラー技術。

マイクロコントローラー技術の応用

マイクロコントローラーを使用したソーラー充電コントローラーはの典型的なアプリケーションマイクロコントローラー高度なIC技術。太陽エネルギーを効率的に利用するために、太陽光発電照明を含むシステムソーラーランタン、ソーラー街路灯、ソーラーハウス＆ガーデン照明システムは、都市部だけでなく農村部でも使用されています。太陽光発電システムは主に4つの主要なもので構成されていますコンポーネント：太陽光発電モジュール、充電式バッテリー、負荷、およびソーラー充電コントローラー。

マイクロコントローラー技術を使用したソーラー充電コントローラー

を使用した4つの主要なブロックを備えた太陽光発電システムのブロック図マイクロコントローラー技術を図に示します。これら4つのコンポーネントの中で、太陽光発電システムの全体的なパフォーマンスを向上させる上で主要な役割を果たすマイクロコントローラーを使用したソーラー充電コントローラーについて考えてみます。に使用されるハードウェアコンポーネントソーラー充電コントローラー回路AT89C2051ですマイクロコントローラー、シリアルADC0831、電圧レギュレータIC7805 、パワー半導体スイッチMOSFET、LCDディスプレイ、充電式バッテリー、充電制御、夕暮れから夜明けまでのセンサー、および負荷制御。

バッテリー5VDC安定化電源を供給して電源を投入するために使用されますマイクロコントローラーこれは、ADCを使用してバッテリー電圧を監視するために使用されます。電圧0V〜20Vは、ADCのピン2に抵抗を配置した分圧器を使用してV〜5Vにスケールダウンされ、これらの値がLCDディスプレイに表示されます。並列調整技術を使用して、充電電流を電池バッテリーが完全に充電されると、バッテリーの充電を停止します。夕暮れから夜明けまでのセンサーから受信した入力信号に基づいて、マイクロコントローラー充電リレーまたは負荷リレーを切り替えます。ザ・LCDディスプレイによって駆動されますマイクロコントローラー充電メッセージを表示します。

マイクロコントローラー技術を使用したソーラー充電コントローラー回路

の場合電池完全に充電されています（まで14V）、その後リレーMOSFETを介して通電され、充電を中断します。その後、5分のタイマーが開始されます沿ってマイクロコントローラーLCDはメッセージをフルバッテリーとして表示します。このタイマーが経過すると、電池はリレーによってソーラーパネルに再接続されているため、ソーラー充電電流は太陽光発電が存在します。の場合ソーラーパネル電圧下に落ちるツェナーダイオード電圧夕暮れから夜明けまでのセンサー、そうしてマイクロコントローラー夕暮れから夜明けまでのセンサーから信号を受信し、MOSFETを介して負荷をアクティブにし、LCDディスプレイに負荷オンメッセージを表示します。場合電圧夕暮れから夜明けまでのセンサーの10Vを下回った後、マイクロコントローラーを介して負荷をオフにしますMOSFET。

組み込みシステムに最適なテクノロジー

この記事では、以前のICテクノロジーとマイクロコントローラーIC技術とその例、タイプ、そして実用的の適用マイクロコントローラーおよびIC技術組み込みシステムアプリケーション簡単に説明されています。以前のIC技術と次のような高度なIC技術を備えた上記のソーラー充電コントローラーマイクロコントローラーIC技術は、両方の技術の違いを示しています。また、要件に基づいて両方のテクノロジーがまだ使用されていることも示しています。どちらのテクノロジも、組み込みシステムに使用する場合、いくつかの長所と短所があります。

“三相電力量計 ”

IC技術は、ディスクリートコンポーネントを使用して構築された回路サイズと比較して、回路のサイズを縮小しました。高度なマイクロコントローラーIC技術は、回路内の多くの集積回路を単一の集積回路に置き換えることにより、回路のサイズを縮小しますマイクロコントローラIC。したがって、IC技術を使用した回路のコストは、ディスクリートまたはトランジスタ技術よりも低くなります。マイクロコントローラーIC技術で設計された回路のコストと比較して、IC技術回路のコストは低くなります。同様に、いくつかのパラメータについては、マイクロコントローラー組み込みシステムには、ICテクノロジやディスクリートコンポーネントまたはトランジスタテクノロジよりもテクノロジの方が適しています。

さまざまなテクノロジーを使用した組み込みシステムアプリケーション

図ショー組み込みシステムアプリケーションさまざまなテクノロジーで設計されています。組み込みシステムの特定のアプリケーションでは、ICテクノロジーの方が適していますマイクロコントローラー技術。しかし、ほとんどの組み込みシステムアプリケーションはマイクロコントローラーIC技術と比較してより高度で多くの利点があるため、技術。さらに、Edgefxテクノロジーから選択する際の技術的なヘルプが提供されます特定の技術あなたのための学術プロジェクトの仕事組み込みシステムへの関心に基づいています。