Lựa chọn vi điều khiển cho hệ thống nhúng

Thứ năm - 19/01/2017 07:13
Trên thị trường hiện nay các linh kiện điện tử rất đa dạng về chủng loại, số lượng. Sinh viên nói riêng cũng như người sử dụng rất khó lựa chọn một vi điều khiển phù hợp cho thiết kế của mình. Khi thiết kế cũng phải lựa chọn thiết bị kết nối phù hợp.
                Đôi khi chúng ta muốn thêm thiết bị đầu vào/đầu ra hay loại bỏ chúng hoặc thay đổi kiểu kết nối vì nhiều lý do. Trong bài viết này tác giả đề cập đến khía cạnh lựa chọn thiết bị vào/ra phù hợp với ứng dụng thực tế của vi điều khiển.
Ứng dụng trong công nghiệp đồ gia dụng
                Công nghiệp đồ gia dụng thường dùng những mạch dựa trên MCU 8/16/32 bit để điều khiển động cơ và điều khiển mạch Triac/Led/Lcd. MCU điều khiển và quản lý tất cả chức năng và đặc tính của thiết bị gia dụng. Khi bạn nhấn một nút Start, đầu vào đưa tới MCU từ bàn phím và MCU khởi động động cơ một chiều hay động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Tốc độ động cơ thay đổi và được điều khiển mỗi khi nhận tín hiệu từ bàn phím.
                MCU thường dùng bộ nhớ EEPROM trong hoặc ngoài (dựa trên giao tiếp I2C/SPI) để lưu dữ liệu. Nó cũng sử dụng thời gian thực để hiển thị thời gian chính xác. Việc đo nhiệt độ được thực hiện dùng các linh kiện cảm biến như cặp nhiệt, nhiệt điện trở,…
                 Để chuyển tín hiệu tương tự thành số, MCU sử dụng bộ chuyển đổi ADC bên ngoài hoặc bên trong và khuếch đại tín hiệu tương tự khác nhau từ cảm biến hay nguồn pin. MCU cũng sử dụng tín hiệu chuẩn, so sánh hay mạch điều khiển bên ngoài để điều khiển động cơ một chiều. MCU thường nhận tín hiệu từ đầu vào qua một bộ nhận hồng ngoại (thường ở tần số 38KHz). Với một số thiết bị ngoại vi công suất lớn, MCU sử dụng các mạch điều khiển đệm để điều khiển Led 7 thanh, Lcd để hiển thị nhiệt độ, …
Về truyền thông, MCU sử dụng các khối truyền thông như I2C, SPI, UART, USB onboard.
1

Hình 1. Vi điều khiển trong những ứng dụng đồ gia dụng
Ứng dụng trong công nghiệp ô tô
                Hiện tại công nghiệp tự động dùng vi điều khiển 16/32 bit cho xe điện. Khi dùng chìa khóa để khởi động thiết bị, đầu vào đưa tới MCU. MCU khởi động động cơ. MCU nhận tín hiệu đầu vào và thiết bị bắt đầu chuyển động. MCU dùng những mạch driver để điều khiển tốc độ động cơ khi có yêu cầu
MCU cũng sử dụng bộ nhớ trong hoặc ngoài để lưu dữ liệu, dùng thời gian thực để hiển thị. Nhiệt độ cũng được đo qua các cảm biên nhiệt độ.
                Giải pháp trong các xe điện hiện nay sử dụng cảm biến phát hiện chướng ngại vật để nhận thông tin về những xe ở gần trong khi đỗ xe, cảm biến nhiên liệu để thu thập thông tin về mức nhiên liệu trong bình, trong khi điện áp pin cũng được giám sát và hiển thị trên LCD. MCU. MCU sử dụng mạch driver để đóng/tắt đèn phanh, đèn pha hay đèn rẽ trái/phải.
                Nguồn cung cấp dùng nguồn pin có thể sạc lại. Nguồn cung cấp pin được kết hợp bảo vệ quá dòng, quá nhiệt và khởi động lỗi qua MCU. Đồng thời MCU cũng cho phép sạc của thiết bị bên ngoài như điện thoại di động.
2

Hình 2. Vi điều khiển trong công nghiệp ô tô
Ứng dụng trong điện thoại và máy tính bảng
                Hiện tại điện thoại và máy tính bảng dùng MCU 8/16/32 bit để xử lý các chức năng khác nhau. MCU nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, cảm biến gia tốc, cảm biến ánh sáng.
Cảm biến ánh sáng cho phép điều khiển tự động ánh sáng nền trong mọi điều kiện ánh sáng xung quanh.
                Trong thiết bị điện thoại, MCU còn sử dụng cảm biến tiệm cận, cảm biến tiệm cận hồng ngoại cho phát hiện mặt và chuyển động của tay như tắt/bật bàn phím, tăng/giảm nền sáng của thiết bị khi mặt hay tay người chuyển động gần bàn phím.
MCU trong thiết bị điện thoại sử dụng mạch Driver điều khiển màn hình Lcd, màn hình hiển thị. Ngoài ra, MCU cũng giao tiếp với bàn phím, giám sát thời gian sạc pin của thiết bị.
3
Hình 3. Vi điều khiển trong điện thoại
Ứng dụng trong đồ chơi điện tử
                Hiện nay đồ chơi điện tử sử dụng MCU 8/16/32 bit cho điều khiển động cơ, Led/Lcd/ màn hình hiển thị, giao tiếp với đầu ra/đầu vào khác nhau, nguồn pin, đầu ra audio.
Giống các lĩnh vực khác vi điều khiển xử lý các tín hiệu từ các cảm biến tương tự, cảm biến gia tốc,…
MCU trên các đồ chơi cũng có thể giao tiếp với màn hình hiển thị như Led, Lcd, bàn phím (cơ khí hoặc cảm ứng). Các ngoại vi onboard thường sử dụng là I2C, SPI, UART.
Nguồn pin cũng thường xuyên được sử dụng trên đồ chơi điện tử. Chức năng của MCU cũng có thể được yêu cầu để theo dõi điện áp, mức sạc pin.
4
Hình 4. Vi điều khiển trong đồ chơi điện tử
Kết luận
                Trên đây khái quát một số thiết bị giao tiếp với vi điều khiển trong một số lĩnh vực. Ngoài các thiết bị giao tiếp phổ biến trên thì còn một số thiết bị giao tiếp khác. Vì vậy dựa trên số lượng giao tiếp, loại giao tiếp, yêu cầu về tốc độ giao tiếp mà người sử dụng lựa chọn vi điều khiển phù hợp cho những ứng dụng riêng mình. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dòng vi điều khiển khác nhau từ cơ bản 8051 đến AVR của Atmel, PIC của Microchip và ARM, pSoc… Một dải rất rộng các thiết bị phù hợp cho chúng ta lựa chọn. Mỗi khi cần tìm hiểu một loại vi điều khiển xem có phù hợp với tiêu chí của mình không chúng ta cần dựa trên Datasheet của chúng.

Tác giả bài viết: GV Nguyễn Hữu Đạt

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây