Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 32

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

Програмовані пристрої будуються на основі процесорів, як правило, у мікровиконанні - мікропроцесорів.

Слід зазначити, що побудова пристрою керування класу, що нами розглядається, на основі мікропроцесорного набору (власне процесор, оперативний та постійний запам'ятовувальні пристрої, інтерфейс та ін.) за величиною апаратурних затрат мало відрізняється від його реалі­зації на ІМС середнього ступеня інтеграції. Бартість розробки та реа­лізації такого пристрою виявляється навіть більшою за вартість при­строю з жорсткою логікою на ІМС середнього ступеня інтеграції. Крім того, мікропроцесорні пристрої висувають зовсім інші вимоги до квалі­фікації як розробників апаратури, так і до тих, що забезпечують експлу­атацію. Але гнучкість програмованих пристроїв керування при необхід­ності змін алгоритму, що має величезне значення як на етапах розробки так і при експлуатації одиночно або малосерійно продукованого техно­логічного устаткування, робить їхнє застосування вкрай перспективним.

Тут могли б придатися програмовані логічні контрблери.

Зазначимо, що раніше контрблерами називали багатопозиційні пере­микачі для комутації електричних кіл (наприклад, як ті, що застосову­ються для керування трамваєм).

Програмований логічний контролер - це програмований логічний пристрій керування з мовою програмування, доступною для неспеціалістів з інформатики (спочатку, наприклад, мали мову драбинчастих діаграм і призначалися для заміни релейних шаф керування послідовними логічни­ми процесами в умовах промисловості у реальному масштабі часу).

Малогабаритні і гнучкі у програмуванні ПЛК спочатку використову­валися для заміни логічних пристроїв керування, виконаних на електро­магнітних реле, що займали цілі шафи. Надалі, з появою мікроелектрон-них ЦАП і АЦП, їх почали застосовувати і для розв'язання задач, пов'я­заних з обчисленням та порівнянням аналогових сигналів.

ПЛК монтуються на одній або декількох платах (у вигляді одного або декількох модулів) і доповнюються пристроями програмування і індикації з клавіатурою та цифровим дисплеєм.

Більшу універсальність мають багатоплатні ПЛК, що становлять собою набір модулів: процесора, ПЗП, ОЗП, ЦАП, АЦП, вводу та ви­воду даних, підсилення потужності, джерела живлення та ін. З цих мо­дулів створюється необхідна у конкретному випадку конфігурація ПЛК, для чого необхідний їхній набір встановлюється у так звану корзину -конструкцію з основою, на якій розміщено рознімачі для підмикання модулів до системної магістралі і джерела живлення. Підмикання до джерел сигналів та до виконуючих пристроїв об'єкта керування здійснюється окремими кабелями.

Таким чином, багатоплатний ПЛК є універсальним конструктором для створення програмованих пристроїв керування.

Такі ПЛК широко застосовувались до тих пір, доки з розвитком мікросхемотехніки стало можливим усі вузли (до 95-98 % слабкост­румових елементів) контролера розміщувати у одній БІС - одноплат­ному ПЛК. Силові елементи і джерело живлення при цьому розмі­щують на окремих платах. Одноплатні ПЛК мають значно менші габаритні розміри, ніж багатоплатні, простіші у виготовленні і дешевші. Бони більш надійні, бо не мають корзини з великою кількістю доро­гих і малонадійних рознімачів. Але вони не є універсальними. Тому фірми-виробники зазвичай випускають набори таких ПЛК з різними можливостями для забезпечення керування типовими для деякої га­лузі техніки об'єктами.

Биходячи з недоліків чи переваг одно- і багатоплатних ПЛК, у конк­ретних застосуваннях використовують як одні, так і інші.

Побудовані на мікропроцесорах контрблери мають спрощену систе­му команд, випускалися серійно і були достатньо дешеві порівняно з вартістю розроблення та виготовлення пристрою керування з жорст­кою логікою. Але як пристрої керування технологічного устаткування програмовані логічні контрблери широкого розповсюдження не знайш­ли, бо були спочатку громіздкими, все ж досить дорогими, і для бага­тьох можливих застосувань (наприклад, для керування електронними ключами джерел живлення технологічного устаткування) повільно дію­чими. Також важливим чинником у обмежені їхнього розповсюдженнябули обмежена доступність для пересічного споживача як власне контрблерів, так і інформації про користування ними.

8.10.12. Мікроконтролери

Починаючи десь з середини 80-х років минулого сторіччя, на світо­вому ринку електронної продукції з'являються ІМС мікроконтрблерів. Так перші восьмирозрядні мікроконтрблери були створені фірмою Intel (США) у 1982 році. Зараз такі мікроконтрблери у світі продукують більш як тридцять фірм (деяку незручність створює несумісність мікроконтрб-лерів різних фірм-виробників).

До речі, подібні ІМС з'явилися у кінці 80-х років минулого сторіччя і в СРСР. Бони називалися однокристальними електронними обчислю­вальними машинами (серія КР1816). Знову ж таки, вони були дороги­ми, малодоступними, бракувало інформації про їхнє застосування.

На територію країн СНД мікроконтрблери, виготовлені у Південно-Східній Азії, постачають в основному фірми Atmel та Microchip Technology Inc. (США). Ці мікроконтрблери мають особливу попу­лярність також серед розробників електронної техніки малої та серед­ньої складності. їхня номенклатура надзвичайно велика. Так, тільки фірма Atmel у кінці 90-х років минулого сторіччя випустила 140 моде­лей протягом одного року (різної інформаційної потужності, у корпусах для різного типу монтажу та ін.).

Наведемо сучасне розуміння термінів у цій галузі.

Мікропроцесор є центральним обчислювальним ядром комп'ю­терної системи.

Контролер - закінчений електронний пристрій, зазвичай виконаний на друкованій платі і призначений для приймання та опрацювання сиг­налів від датчиків, а також для керування зовнішніми пристроями на основі результатів опрацювання прийнятих сигналів.

Мікроконтролер - програмно керована ІМС, що застосовується для побудови контрблерів. Мікроконтрблер, окрім ядра, має оператив­ний та постійний запам'ятовувальні пристрої, таймери, лічильники, ка­нали введення та виведення інформації, інші пристрої - це самостійна комп'ютерна система, що вміщує процесор, допоміжні схеми та при­строї введення-виведення даних, розміщені у спільному корпусі.

Мікрокомп'ютер має ще й відео- та звуковий процесори.

Нагадаємо, традиційні великі комп'ютери, що будувались ще з соро­кових років минулого століття спочатку на лампах, а потім на ІМС се­реднього ступеня інтеграції, мали так звану принстонську архітектуру (запропоновану 1949 р. співробітником Принстонського університету фон Нейманом), за якої як для програм, так і для даних, використовується єдиний простір пам'яті. Це внаслідок зменшення апаратурних затрат підвищувало надійність машин, але за рахунок зниження швидкодії.

Мікроконтрблери, у яких за рахунок інтегральної технології виконан­ня відпала проблема впливу кількості складових мікроелементів на надійність виробу, мають гарвардську архітектуру (запропоновану тоді ж таки Гарвардським університетом, але відхилену із зрозумілих мірку­вань), за якої для даних і команд використано окремі області пам'яті та шини. Це забезпечує високу швидкодію за рахунок можливості досту­пу за один цикл як до пам'яті, так і до даних, за одночасного виконання побіжної команди і вибірки наступної.

Мікроконтрблери мають низьке споживання (струм живлення скла­дає кілька міліампер за рахунок побудови на К-МОН-структурах), мінімальні габарити (випускаються залежно від інформаційної потуж­ності у 8-, 18-, 20-, 28-, 40-, 44- та 64-вивідних корпусах, та найчастіше застосовують контрблери у перших чотирьох типах корпусів), потребу­ють мінімум (буквально декілька) зовнішніх дискретних компонентів.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка