Применение программируемых микропроцессорных контроллеров в автоматизации производственных процессов

В развитии человечества сложилась устойчивая тенденция использовать любую возможность максимально избавляться от ручного труда. Как сделать так, чтобы производственные процессы осуществлялись самостоятельно без участия человека, то есть автоматически? За счет чего и как работает автоматика? Я думаю, что этими вопросами задаются многие люди. Подавляющим большинством автоматизированных процессов управляет контроллер, а в современной технике микропроцессорный контроллер. Идея соединить в одном кристалле процессор, память и устройства ввода-вывода позволила совершить качественный рывок в развитии автоматики и вычислительной техники. Кто-то может еще помнит обычные калькуляторы на интегральных схемах, каких они были размеров? Первые калькуляторы на микропроцессорах существенно отличались в габаритах от своих предшественников. В современном мире появилось большое разнообразие различных контроллеров, которые отличаются по своим размерам, строению, функциональным возможностям и стоимости. Контроллеры в основном проектируются для выполнения конкретных операций, однако все чаще рынок завоевывают универсальные модели, которые могут быть перепрограммированы для решения различных задач.

Понятие о микроконтроллере и краткая история развития

Микроконтроллер - это интегральная схема, предназначенная для управления различными электронными устройствами или их отдельными функциональными блоками. В нашей стране для подобных устройств применялся термин «однокристальная микро-ЭВМ». В 1976 году появился первый микроконтроллер от компании intel, назвали его 8048 (Рисунок 1). Это был очень большой прорыв в схемотехнике. Микроконтроллер 8048 содержал центральный процессор, на кристалле находилось 1 Кбайт памяти программ, 64 байта памяти данных, два восьмибитных таймера, генератор часов и 27 портов ввода/вывода. Микроконтроллер 8048 использовали в первых игровых консолях, клавиатурах для ЭВМ и ряде других устройств. Его особенности в том, что он состоит из процессорного ядра (CPU), ОЗУ, ПЗУ, последовательного порта, параллельного порта, логики управления прерываниями, таймера.

Шина данных - 8-ми битная, то есть подразумевает возможность обработки 8 бит данных за одну операцию. Восьми битная шина обуславливает и название процессора - 8-битный микропроцессор.

Шина адреса - 16 битная адресная шина. Возможность доступа к 216 адресам памяти, то есть 64 кВ адресное пространство в ОЗУ и ПЗУ.

Встроенное ОЗУ - 128 байт (Памяти данных).

Встроенное ПЗУ - 4 КБ (Памяти программ).

Четыре порта ввода-вывода.

Последовательный интерфейс UART (Универсальный асинхронный приёмопередатчик).

Два 16-битных таймера.

Порядка 60 тысяч транзисторов на кристалле площадью 5,85 мм2. [1]

Энергосберегающий режим.

Следующая модель микроконтроллера от компании intel, модель 8051 стала поистине классическим образцом устройств данного класса. Этот 8-битный чип положил начало целому семейству микроконтроллеров, которые господствовали на рынке вплоть до недавнего времени. Большинство фирм производителей микроконтроллеров и сегодня выпускают устройства, основанные на этой архитектуре. Среди них Philips, Atmel, Dallas.

В современности наиболее из популярных микроконтроллеров является, микроконтроллер AVR компании Atmel и PIC от Microchip. Особенности микроконтроллера AVR:

Возможности вычисления со скоростью до 1 МГц.

FLASH- память программ объемом до 8 Кбайт (число циклов стирания/записи не менее 1000).

Память данных ОЗУ объемом до 512 байт.

Память данных ROM объемом от 64 до 512 байт (число циклов стирания/записи не менее 100000).

Контроллер 8048 Intel

Рис. 1. Контроллер 8048 Intel

Микроконтроллер AVR Atmel

Рис. 2. Микроконтроллер AVR Atmel

Рынок современных микроконтроллеров чрезвычайно разнообразен, пользователь выбирает в зависимости от нескольких факторов: сложности поставленных перед оборудованием задач, производительности и стоимости. Поэтому, можно встретить простые и дешевые 8-разрядные контроллеры и очень мощные 32-разрядные, которые применяют для обработки большого количества цифровой информации, например в аудио и видео технике.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >