Microcontrolere. Generalitati

Microcontrolere.Generalitati.

La modul general un controler este actualmente, o structură electronică destinată controlului , asistarii controlului unui proces sau, mai general, unei interacțiuni caracteristice cu mediul exterior, fără să fie necesară intervenția omului .

Primele controlere au fost realizate în tehnologii pur analogice, folosind componente electronice discrete și/sau componente electromecanice (de exemplu relee). Cele care fac apel la tehnica numerică modernă au fost realizate inițial pe baza logicii cablate (cu circuite integrate numerice standard SSI și MSI ) și a unei electronici analogice uneori complexe, motiv pentru care "străluceau" prin dimensiuni mari, consum energetic pe măsură și, nu de puține ori, o fiabilitate care lăsa de dorit.

O definiție, cu un sens foarte larg de cuprindere, ar fi aceea că un microcontroler este un microcircuit care incorporează o unitate centrală (CPU) și o memorie împreună cu resurse care-i permit interacțiunea cu mediul exterior. Resursele integrate la nivelul microcircuitului ar trebui să includă, cel puțin, următoarele componente :

a. o unitate centrală (CPU), cu un oscilator intern pentru ceasul de sistem

b. o memorie locală tip ROM/PROM/EPROM/FLASH și eventual una de tip RAM

c. un sistem de întreruperi

d. I/O – intrări/ieșiri numerice (de tip port paralel)

e. un port serial de tip asincron și/sau sincron, programabil

f. un sistem de timere-temporizatoare/numărătoare programabile Este posibil ca la acestea să fie adăugate, la un preț de cost avantajos, caracteristici specifice sarcinii de control care trebuie îndeplinite:

g. un sistem de conversie analog numerică(una sau mai multe intrari analogice)

h. un sistem de conversie numeric analogic și/sau ieșiri PWM (cu modulare în durată) i. un comparator analogic

j. o memorie de date nevolatilă de tip EEPROM

k. facilități suplimentare pentru sistemul de temporizare/numărare (captare și comparare)

l. un ceas de gardă (timer de tip watchdog)

m. facilități pentru optimizarea consumului propriu;

Utilizarea unui microcontroler constituie o soluție prin care se poate reduce dramatic numărul componentelor electronice precum și costul proiectării și al dezvoltării unui produs.

Toate aplicațiile în care se utilizează microcontrolere fac parte din categoria așa ziselor sisteme încapsulate-integrate (“embedded systems”), la care existența unui sistem de calcul incorporat este (aproape) transparentă pentru utilizator. Pentru ca utilizarea lor este de foarte ori sinonimă cu ideea de control microcontrolerele sunt utilizate masiv în robotică și mecatronică. Conceptul de mecatronică este pană la urmă indisolubil legat de utilizarea microcontrolerelor.

Microcontrolerul Arduino Nano (Atmega 186)

Arduino este o companie open-source care produce, atât plăcuțe de dezvoltare bazate pe microcontrolere, cât și partea de software destinată funcționării și programării acestora. Pe lângă acestea include și o comunitate uriașă care se ocupă cu creația și distribuirea de proiecte care au ca scop crearea de dispozitive care pot sesiza și controla diverse activități sau procese în lumea reală.care au ca scop crearea de dispozitive care pot sesiza și controla diverse activități sau procese în lumea reală.

Pentru monitorizarea panourilor solare am folosit placuta de dezvoltare arduino Nano, deoarece reprezinta o solutie buna , stabila . In urmatoarea schema este prezentata diagrama bloc a microcontrolerului.

XTAL = crystal = osciloscilator;

ADC = Analog / Digital conv.

AREF = analog reference (default 5V);

AVCC = pinul cu care se alimenteaza din exterior convertorulAnalog / Digital ;

Arduino este o platformă de procesare open-source, bazată pe software și hardware flexibil și simplu de folosit. Constă într-o platformă de mici dimensiuni (6.8 cm / 5.3 cm ) construită în jurul unui procesor de semnal și este capabilă de a prelua date din mediul înconjurator printr-o serie de senzori și de a efectua acțiuni asupra mediului prin intermediul luminilor, motoarelor, servomotoarelor, și a altor tipuri de dispozitive mecanice. Procesorul este capabil să ruleze un cod scris într-un limbaj de programare care este foarte similar cu limbajul C++.

Placa de bază ARDUINO este alcatuită dintr-un microprocessor, un cristal sau un oscilator si un regulator liniar de 5 volti. Pentru programare se va utiliza ARDUINO IDE (Integrated Development Environment), care este un soft oferit gratuit de ARDUINO pentru a permite programarea microcontrolerului în limbajul pe care placa de dezvoltare ARDUINO îl “înțelege”.

Placa de dezvoltare poate opera pe o sursă externă de 6 pana la 20 volti. Dacă este alimentată la mai puțin de 7V, există posibilitatea, ca pinul de 5V să furnizeze mai puțin de 5V și placa să devină instabilă. Dacă se alimentează cu mai mult de 12V, regulatorul de tensiune se poate supra-încălzi, acest lucru ducând la deteriorarea plăcii. Intervalul de tensiune recomandat de către producator este de 7-12V.

Arduino Nano este placa de dezvoltare mica, completa, și prietenoasa bazata pe ATmega328 sau ATmega168. Îi lipsesc doar o mufă de alimentare de curent continuu, și funcționează cu un cablu USB Mini-B în loc de unul standard. Nano a fost proiectat si este produs de Gravitech.

Aceastea sunt principalele caracteristici ale placii Arduino Nano :

Pinul GROUND este utilizat pentru a scurge curentul preluatdin pinii 5V sau3.3V.Oricare dintre pinii digital ipot fi folositi pentru a scurge curentul(ca siGROUND) daca sunt setati cu valoarea LOW sau pentru a putea lua din ei 5V (500mAh !) daca suntem setati pe HIGH.

Pinii analogici (a0-a6) pot citi tensiunea aplicata lor cu o rezolutie de 10 biti[valori intre 0 si1024].

•analog 4 (sau SDA), analog 5 (sau SCL): suporta tehnologie TWI (two wire interface –I2C) atunci cand este utilizata biblioteca coresupnzatoare.