Ардуино микроконтроллері және оның түрлері қазақша

Главная » Рефераттар » Ардуино микроконтроллері және оның түрлері қазақша

Ардуино микроконтроллері және оның түрлері. Алғаш микроконтроллерлердің пайда болуы микропроцессорлық технологияның жаңа дәуіріне қадам басты. Көптеген системалық құрылғылардың бір ғана корпуста орнығуы микрокотроллерлерді қарапайым компьютерге ұқсас етті. Мәселен кейбір оқулықтарда микроконтроллерлер біркристаллды микроЭВМ деп аталды. Соған орай алғаш компьютерлер шыға бастағаннан-ақ микроконтроллерлер бірдей дәрежеде қолданыла бастады. Бірақ микрокотроллерлерде жұмыс жасау үшін кейбір факторларды білу қажет. Мысалы, кез-келген микроконтроллерлерде белгілі бір құрылғы жинау үшін, жалпы схемотехниканы, құрылғы процессорының жұмысын, электрондық техникалық нұсқауларды және онымен қоса Ассемблер секілді программалау тілдерін білу қажет болатын. Assembler тілінде бағдарламаны  құрастыра  отырып, адам  берілген  тиісті  мәліметтер  түрлерімен  операция  жасауы үшін  процессормен  ұқсас, яғни  байттармен  және  сақалармен болуы керек. Сонымен қатар, Ассемблердің  тілінің  ерекшілігі – бұл тіл үшін  операторлардың  терімі  нақтылы  микроконтроллердің  бұйрықтарының  жүйелеріне  тікелей  тәуелділігі. Сондықтан, егер  екі  микроконтроллер  әр түрлі  бұйрықтар  жүйесін  қабылдаса, онда  әрбір сондай  микроконтроллерлардың  өзіндік  бір-бірінен  бөлек   Ассемблер  тілі  болады. Сол сияқты жаңа  заманның  талаптарына  сай  басқа да  көптеген бағдарламалау жүйелері  бар. Мәселен, ғылымның, техниканың  қарқынды дамыған, адам  қажеттіліктері  көбейіп  және  барлық  мүмкіншіліктері кең  ауқымда  ұлғайған  кезде, үлкен  жетістіктерге  қол  жеткізген  кезде, әрине, микроконтроллерлардың  да  мүмкіншіліктері  айтарлықтай  жетілдіріле түсті. Енді, қазіргі  заманда  жоғарғы  деңгейлі  тілдер  қолданылуда. Оларға  Basic, С++  және  де  басқа  жүйелер  жатады.

Бұл  тілдер  өз  уақытында  нағыз  үлкен  компьютерлер  үшін  өңделген  болатын. Бірақ  қазір  олар  микроконтроллерларда  кеңінен  қолданылады. Жоғарғы  деңгейлі  тілдер ,көбінесе,  адамға  танымалдығымен  ерекшеленеді. Көптеген  жоғарғы  деңгейлі  тілдер  топтары  микроконтроллердің  нақтылы  топтарымен  байланыспайды. Ондай  тілдер  енді  байттармен  емес, математикадан  бізге  әлдеқайда  жақсы  таныс  қарапайым  ондық  бірліктік  сандармен, сонымен  қатар  айнымылылармен, тұрақтылармен  және  басқа  элементтермен  байланысады. Тұрақтылар  мен  айнымылылар  бізге  түсінікті  болатындай  дағдылы  күйге  ене алады.

Мысалы: дұрыс, дұрыс  емес  мәндер, заттық  мәндер  (ондық  бірліктер)  және т.с.с. Барлық  айнымылылар мен  тұрақтылар арқылы  бізге  таныс  арифметикалық  операциялар  мен  алгебралық  функцияларды  орындауға  болады.

.

Жоғарғы  деңгейлі  тілдер  трансляциясы  Ассемблер трансляциясына  қарағанда  өте  күрделі  өзгертулерді  өндіреді. Бірақ, нәтижесінде  сондай  машиналық  кодтағы  программалар  шығады. Сонымен қатар,  транслятор  микроконтроллердің  барлық  ресурстарын  өзіне  тән  болатындай  етіп қарастырады. Жазылған  айнымылылардың  суреттемесін  ол  қай  және  қандай  регисторда  немесе  жады  ұяшықтарында    сақтайтынын, қалай   және  қандай  математикалық: арифметикалық  немесе  алгебралық  функцияларда  орындайтыны  туралы  алдын ала біледі.

Транслятор  бағдарламасы  алгоритмді өзі  таңдайды. Сондықтан, трансляция   бағдарламасынан  алынған  алгоритм  тиімділігінің  мақсаты  транслятор  бағдарламасына  жатады. Бүтіндей  алғанда, жоғарғы  деңгейлі  тілдер жүйесінде  жазылған  программалар  Ассемблер  тілінде  жазылған  ұқсас  программаларға  қарағанда  микроконтроллер  жадысында  30-40% көбірек  орын  алады, бірақ, егер  де  микроконтроллерде  жеткілікті  жады  болса, онда  программаның  үлкеюі  проблема  емес. Жоғарғы  деңгейлі  тілдердің   артықшылығы  программаның  өңдеуінің  іс  жүзінде  жылдам  болуында. Жоғарғы  деңгейлі  тілдердің  ішіндегі  ең  тиімдісі – С++ тілінің  жүйесі  болып  табылады. Сондықтан  жоғарғы  деңгейлі  тілдерді  көркемдеуде  осы  түрді  пайдаланылады.

Өте  кішкене  компоненттер  және  элементтер  электрондық  жабдықтауда қолданылады , жұмысшы  күй-жағдайда  физикалық  тіректі  тиісті  болу   керек.

Оларға  тек  қана  бет  қажетті  емес, оларды   қайсысын   қондыруға   болады, сонымен  қатар  электрлік  байланыс  схема  басқа  компоненттілерімен . Қақпақты  ашып – электрондық  тұрмыс  немесе  өнеркәсіпті  бұйымдар, оқырманды  анықтап  жатыр , не барлық  электрондық  элементтер  және  компоненттерді  арнайы  пластинада құрастырылған, дайындалғанның  шыны  талшығынан  немесе  Басқаны  материал  бөлектеуші . Мынау  тіреу  пластина  немесе  элементтерге  арналған  шасси  және  баспа  төлеумен  аталып  жатыр.             ( РСВ ) Плата  дайындалған  материал  бөлектеуші, ал  беттер  төлеулер  біз  көрінетін мыстар  жол-жолдар, қосып  жазылғандар  оған  біреудің  немесе екінің  жақтардың — егер  төлеу  келіп  жатыр  екі  жақтықтың .

Мыс  жол-жолдарды  сымдарды  біреудің  рөлін  атқарып  жатыр, басқаға  бір компоненттінің  электрлік  тогы  шығарып  салушылардың, және  соқпақтармен токоведущими  аталып  жатыр. Өрнек  немесе  жол-жолдардың  сурет  немесе  соқпақтарды  схема  функциясымен  анықталады. Барлық  соқпақтарды  алдын  ала өңделіп  жатыр  бюромен  конструкторлықтарды  баспа  төлеу  даярлауына  дейін , тек айқын  компоненттілер  аралық  қажетті  қосу  және  қойылатын  талап  функциялардың орындалуы  қамсыздандыру .

Екілік сандар  түрінде  тұрақты  есте  сақтайтын  құрылғыда ( ПЗУ ) сақталынған  жүйелер, яғни орындалатын  функциялар  нұсқау  жүйелілігімен  анықталды. Бұл  шешім  дәстүрлі  қосу схемасы  қолданылатын  әр түрлі  микросхемалармен  салыстырғанда  үлкен иілгіштікке ие болды. Қазіргі  заманғы  микроконтроллер  сондай  интеграцияланған  есептеуіштердің  біреуі  болып  табылады.

Мынау   білдіріп  жатыр, не  төлеудің, арналғандар  радиоқабылдағышқа  арналған, алып  жүре  алмайды  өзіме  элементтер, арналғандар  теледидарға  арналған  немесе  басқа электрондық  бұйымның. Баспа  төлеуге  дәнекерленіп  өте  кішкене  элементтері  сайып келгенде, оларды  шығаруларды  төлеу  соқпағымен  токоведущеймен  электр  түйіспесін жасады  үшін .

Құру  және  элементтердің  монтаж  және  баспа  төлеуге  компоненттердің  —  жіңішке  және  сыпайы  жұмыс, қайсымен  оқырман, электрондық  монтаж  схемалармен  іс  бар болушы, тиісті  таныс  болу  себебі  миниатюрны  элементтері  және  техникке  арнайы  төтенше  сынғыш, қажетті  қолдану .

Дәнекерлеме, қолданылушы электрондық элементтердің жарнасы жанында, қорытпамен  келіп  жатыр, құрылушымен  60%  қалайыдан  және  40%  қорғасыннан, қосумен  канифольдің  —  шайыр  кішкене  сандары. Мынау  дәнекерлеме  түрі транзисторлық  дәнекерлемелерге, радионы  жатып  жатыр ТВ — дәнекерлемелерге, немесе  дәнекерлемелерге   60-40. Жылыту  жанында  үлгілі  273  дәнекерлемені  балқып  жатыр  және,  дәл  осылай қалай  элемент  шығаруына  алып  келініп  жатыр, анықталғанды  төлеу  монтаж тесігіне, элемент  бекітіп  жатыр, қашан  суынып  жатыр. Дәнекерлеме  балқуы  уақытына  және төлеу  соқпағымен  және  элемент  шығаруымен  токоведущей  аралық  электр  түйіспесі жасалып  жатыр. Төлеуге  элемент  монтажына  арналған  немесе, керісінше,  элемент бөлектеуінің  төлеуден  сіздерге  дәнекерлеме  қажетті  және  электрлік  дәнекерлегіш. Дәнекерлемені  мүмкін  сатып  алынған  кішкенелерді  сандарда. Электрондық элементтерді  өте  сынғыш, және  олардын  қажетті  бұрылу  сақтықпен  үлкен, тек  зақым келтіру.  Микрочиптің қолданылу аймағы шексіз. Ол техниканың жұмыс істеу центрі – ми рөлін атқарады. Микрочиптің қолданылу айағы роботтың қолданылу аймағымен тікелей байланысты. Микрочип космоста, медицинада, өндірісте, бұқаралық ақпарат құралдарында, әскери мақсаттарда, көңіл көтеруде, тұрмыста және тағы басқа мақсаттарда пайдаланылады.

Қорыта айтқанда көптеген білім мен қымбат құрылғыларсыз еш нәтиже шықпайтын. Осындай жағдай көптеген қызығушыларды осы микроконтроллерлерді өз проектісіне қосуға мүмкіндік бермеді. Алайда қазіргі таңда шығып жатқан қолдану үшін аса терең білімнің немесе көп қаражатты талап етпейтін микроконтроллерлерді пайдалану өте тиімді дәрежеге жетті. Осыған мысал ретінде итальяндық өндірушілердің Ардуино микроконтроллерін жатқызуға болады.

Ал енді Ардуино микроконтроллерінің шығу тарихына тоқтала кетейік. 2002 жылы программист Массимо Банци Ивреа қаласындағы жобалық әрекеттестік Институтына доцент лауазымымен жұмысқа қабылданады. Оның мақсаты интерактивтік жоба өндіруді алға дамыту болды. Бірақ аз ғана бюджет пен лабороториялық базада жұмыс жасау уақытының шектеулігі оның еңбектерінің барлығы дерлік тоқтап тұруына алып келді. Банци өз жобасында калифорниялық Parallax компаниясының BASIC Stamp құрылғысын қолдана жұмыс жасады. Stamp тiзбесi: Тiзiм орналастырылған шағын баспа платасы болды оның қуат көзі, микроконтроллер, жад және енгізу\шығару порттары әр түрлі жабдықты қосуға арналған. Микроконтроллерлерді бағдарламалау BASIC тілі арқылы жүзеге асырылды. BASIC Stamp-тың екі кемшілігі болды: есептеу қуатының жетіспеушілігі және құнының жоғары болуы. Тақта өзінің негізгі компоненттерімен бірге шамамен 100 долларға бағаланды. Сол себепті Банци командасы өздерінің барлық қажеттіліктерін қамтамасыз ететін дербес тақта жасау туралы шешім қабылдады.

Банци және оның әріптестері құны 30 доллардан аспайтын қарапайым және оңай бағдарлауға болатын, онымен қоса кез-келген студентке қол жетімді бола алатын құрылғы тақтасын жасауды көздеді. Және сол құрылғының басқа құрылғылардан ерекше болғанын қалады. Баспа тақтасының шығару көлемін үнемдеу үшін, оларды мүмкіндігінше біріктіруді шешті және тақта түсін басқа тақталар сияқты жасыл емес, көк түсті болды.

.

Ардуино және оның типтерінде дайын электронды блок және бағдарламалық қамтамасыз етіп тұратын жиынтықтар бар. Мұндағы электрондық блок – оның жұмысы үшін қажет микроконтроллер және элементтердің ең аз жиынтығы бар тізбек тақта. Шын мәнісінде Ардуино блогы қазіргі компьютер аналық тақтасының аналогы болып табылады. Ол сыртқы құрылғыларға арналған қосқыштарды, сондай-ақ компьютерге қосылу үшін қосқышы бар, сол арқылы микроконтроллерді бағдарламалау жүзеге асырылады. Atmel фирмасының ATmega микроконтроллерін пайдаланудың ең тиімді жағы бағдарламалау үшін арнайы программатор қолданылмайды. Жаңа электронды құрылғыны жасау үшін бар болғаны Ардуино тақтасы, кабельдік байланыс және компьютер болса жеткілікті. Жобаның екінші бөлігі басқару бағдарламаларын жасау үшін Ардуино бағдарламасы болып табылады. Бағдарламалау тілі аралас С/С++ тілдерін алмастыра алатын қарапайым тілдерді біріктіре алды.  Сондықтан Ардуино тақтасымен жұмыс жасау үшін бар болғаны С/С++ тілдерінің негіздерін білу қажет. Ардуиноға арналып әр-түрлі құрылғылармен жұмыс жасай алу үшін кодтардан тұратын көптеген  кітапханалар жасалынды.

Жүйенің прототиптерін таңдау

Ардуино тақтасының келесі нұсқалары негізгі үлгілері болып табылады:

  1. Due — 32 биттік ARM микропроцессорлық Cortex-M3 ARM негізделген басқарма SAM3U4E;
  2. Leonardo — ATmega32U4 тақтасындағы микроконтроллер;
  3. Uno – базалық Ардуино платформасындағы ең танымал нұсқасы;
  4. Duemilanove — ATmega168 немесе ATmega328 тақтасындағы микроконтроллер;
  5. Diecimila — базалық Ардуино платформасындағы USB нұсқасы;
  6. Nano – ықшам әрі ыңғайлы платформа, орналасу ретінде пайдаланылады. Nano қосылған компьютерге кабель USB Mini-B пайдаланылады;
  7. Mega ADK — USB-хост үшін қолдауымен Mega 2560 кеңесі интерфейс нұсқасы арқасында Android телефондары мен интерфейс USB бар басқа да құрылғыларға;
  8. Mega2560 — ATmega2560 пайдаланып микроконтроллер негізінде басқарма USB-портына сериялық қосылу үшін ATMega8U2 чип қолданылады;
  9. Mega — ATmega1280 микроконтроллер негізінде Mega сериясындағы нұсқасы;
  10. Arduino BT — сымсыз байланыс және бағдарламалау үшін Bluetooth модуліндегі платформа;
  11. LilyPad — тасымалдауға арналған платформа, матаға тігіп пайдалануға болады;
  12. Fio — сымсыз платформа қосымшалар үшін әзірленген. Fio радиосы бар XBee, салынған тізбек зарядтау LiPo батареялар мен қосқышы бар коннекторы;
  13. Mini – Ардуиноның ең кіші платформасы;
  14. Pro — озық пайдаланушыларға арналған платформа және үлкен жобасының бір бөлігі;
  15. Pro Мини — төмен бағаға келетін тәжірибелі пайдаланушыларға арналған платформа, Pro сияқты аз және көп функционалдық платформасы.

Толығырақ осы айтылғандардың кейбірін қарастырып көрейік.

Arduino Pro Mini. Arduino Pro Mini микроконтроллері ATmega168 негізделген.

Arduino Pro Mini 1 суретте көрсетілгендей жеткізілуі мүмкін кабель FTDI немесе тақта арқылы конвертер немесе 3,3 В немесе 5 бақыланатын қуат көзіне (қарай платформа терминал VCC арқылы модель), немесе реттелмейтін көзден арқылы шығыс RAW.

Қуат терминалдары:

⴬ RAW — бұл реттелмейтін кернеу қосылу үшін;

⴬ VCC — реттелетін 3,3 В немесе 5 қосылу үшін;

⴬ GND — жер терминалдары.

Arduino Duemilanove. Arduino Duemilanove ATmega168 немесе ATmega328 микроконтроллерінің біріне негізделеді. 2-ші суретте көрсетілгендей Arduino Duemilanove тақтасында 6 аналогтық және 10 сандық кірістер бар. 2-ші кестеде көрсетілгендей  Arduino Duemilanove тақтасында Atmega 168 микроконтроллері орнатылған.

.

Arduino Nano.  Nano платформасы ATmega328 немесе ATmega168 (Arduino Nano 2.x) микрокотроллерінде құрылған. Үлкен емес көлемді және лабораториялық жұмыстарға пайдалаылады. Arduino Nano сіздің USB Mini-B арқылы немесе реттелмейтін 6-20 V (терминал 30) немесе реттелетін 5 V (PIN коды 27), сыртқы қуат көзінен қуат алады. Автоматты түрде ең жоғарғы кернеу көзін таңдайды.

Arduino LilyPad. Arduino LilyPad платформасы киім бөлігі ретінде пайдаланылуы үшін жасалған. Бұл орнатылған электрмен жабдықтау, датчик және жетек сымын бірге матаға тігуге болады. Платформаға ATmega168V микроконтроллері салынған.

Қазіргі таңда құрылғы өңдеуге немесе есептеуге арналған көптеген микроконтроллерлер мен платформалар бар. Parallax Basic Stamp, Netmedia’s BX-24, Phidgets, MIT’s Handyboard және тағы басқалары Ардуино платформасына ұқсас функционалдықты ұсынады. Осы құрылғылардың барлығы дерлік бағдарламалау, ақпаратты біріктіру және қарапайым пайдалануға беріліп отыр. Ардуино, өз кезегінде, микроконтроллер жұмыс процесін жеңілдетеді, бірақ мұғалімдер, студенттер және әуесқойлар үшін басқа да құрылғылардан бірнеше артықшылықтары бар: Төмен құны – Ардуино тақталары басқа платформалармен салыстырғанда біршама арзан болып табылады. Ардуино модульінің арзан нұсқасы қолмен жиналғаны, ал кейбір дайын модульдердің құны $ 50 кем тіпті. Кросс-платформасы — Ардуино бағдарламалық қамтамасыздандырылуы OS Windows, Macintosh OSX және Linux астында жұмыс істей алады. Кейбір микроконтроллерлері ғана Windows ОЖ-сімен шектеледі. Қарапайым және түсінікті бағдарламалау ортасы – Ардуино бағдарламалық қамтамасыз етілуі бастаушы үшін қолайлы және тәжірибелі болып табылады. Ардуино бағдарламалау үшін студенттерге осы ортада жұмыс істейтін Ардуиномен өте оңай таныса алады, мұғалімдер үшін де өте ыңғайлы әрі қарапайым. Кеңейту және ашық бастапқы бағдарламалық қамтамасыз ету — бағдарламалық қамтамасыз ету Ардуино тәжірибелі пайдаланушылар үшін әлде қайда толықтырылуы мүмкін құралы ретінде қол жетімді. Тіл кітапханалар C ++ арқылы толықтырылуы мүмкін. Техникалық енгізуі түсінікті келетін пайдаланушылар C ++ негізделген AVR C тілінде баруға мүмкіндігі бар. Тиісінше, ол Ардуинода қоршаған ортаны қорғау AVR-C бағдарламасы кодын қосуға болады. ATMEGA168 микроконтроллер ATMega8 және Arduino негізі болып табылады — кеңейту және ашық тізбек диаграммалар үшін Hardware. Схема модульдер тәжірибелі инженерлер оларды кеңейту және толықтыра, модульдер өз нұсқаларын жасай алады, яғни лицензия Creative Commons қол жетімді болып табылады. Тіпті қарапайым пайдаланушылар жұмысының ақша мен түсінігін сақтау үшін түп тұлғаны әзірлеуге болады. Қазіргі заманғы компьютерлік пайдаланушы ДК-де жеке бөліктерінің жұмыс істеуі туралы емес. Ол жай ғана қажетті бағдарламаны іске қосады және олармен жұмыс істейді.  Сол сияқты, Ардуиноны пайдаланушы жобаларды дамыту жөніндегі жеке тұлғаның құрылымы мен жұмыс істеу, зерттеуге баса назар аударуға мүмкіндік береді. Толық тізбек тақталары мен модульдерді жасаудың қажеті жоқ. Әзірлеуші дайын кеңейту тақтасын пайдаланып немесе жай ғана Ардуино қажетті элементтерін тікелей қосуға болады. Барлық басқа күшін жоғары деңгейдегі тілде басқару бағдарламасын әзірлеу және оңдау туралы бағытталатын болады. Нәтижесінде, микропроцессорлық құрылғылардың дамуына қол жеткізуге, өз қолдарымен жасауға мамандарды, әуесқойлар ғана емес. Дайын модульдер және бағдарламалық қамтамасыз ету кітапханаларының болуы электрондық құрылғыларды жасау үшін кәсіби емес проблемаларын шешу үшін жұмыс істеуге дайындық береді. Ал микроконтроллерді пайдалану әзірлеушінің қиялымен шектеледі.

ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.