電子技術在創(chuàng)新實踐中的應用課件

電子找術在創(chuàng)新實踐中的應用東南大學張樹林、創(chuàng)新實踐中面臨的電子控制問題1.創(chuàng)新實踐作品的特點●每年創(chuàng)新大賽的作品很多●涉及學科廣:電子、化工、電氣、機械、農(nóng)林、紡織、食品、衛(wèi)生、環(huán)境等等很多方面?！窠咏?0%的作品都使用到電子技術創(chuàng)新作品與電子控制技術關系密切●家用電器、辦公設備、工業(yè)儀表、生產(chǎn)控制等都向自動化、智能化方向發(fā)展復雜和非線性的控制問題,用電子技術控制的方法是最方便的●學生對電子技術發(fā)生濃厚的興趣。以后一定會有更多作品運用電子控制技術2.存在問題:創(chuàng)新大賽涌現(xiàn)出不少好的作品,體現(xiàn)出創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識,同時也呈現(xiàn)一些問題:●有些作品想法很新穎,目的也很明確,控制原理嚴重錯誤?！窨刂圃硎菍Φ?但控制復雜,成本太高,不考慮經(jīng)濟性?！裼忻鞔_的目標需求,知道要控制什么,就是不知道如何控制?發(fā)現(xiàn)問題→分析問題→解決問題→提升。解決問題的方法:學習電子技術的基本理論,掌握電子技術的基本實踐技能,敢于創(chuàng)新敢于實踐,才能給創(chuàng)新實踐活動少走彎路,把創(chuàng)新創(chuàng)意變成現(xiàn)實。3.電子控制系統(tǒng)組成電子類作品很多,小到聲光控制、溫度調節(jié),大到智能小車、智能家居、遙控飛機、機器人、物聯(lián)網(wǎng)等等,它們的控制系統(tǒng)基本組成都是一樣的?；窘M成:輸入、控制(處理)、輸出三個基本部分組成。輸信息采集輸入部分控制(處理)部分出部分被控對象通信上位機輸入部分:由各種傳感器組成,負責數(shù)據(jù)采集,輸入信息可以有各種形式。可以是作用力,也可以是溫度、濕度、磁場、光強、聲音、圖像等信息?？刂?處理)部分:由具有各種控制功能的電子電路(或微處理器)組成,對輸入信息進行分析和處理,并發(fā)出控制指令。輸出部分:由多種執(zhí)行機構組成,輸出信號可以是聲、光、電、控制信號等,或者信息輸出。它的作用是執(zhí)行處理部分的指令,實現(xiàn)控制功能。冫數(shù)據(jù)通信:傳感器輸入數(shù)據(jù)的傳輸、控制命令的傳輸和信息共享。電子控制系統(tǒng)的組成核心:●控制部分:處理器●輸入部分:數(shù)據(jù)采集和傳感器●輸出部分:實現(xiàn)控制功能●數(shù)據(jù)通信:信息傳輸和信息共享所以今天的討論也主要圍繞這些問題進行,主要討論三個問題●如何選控制處理器?●如何進行數(shù)據(jù)通信?●如何運用傳感器進行數(shù)據(jù)采集?二、控制處理部分系統(tǒng)核心部分,常用有:單片機、ARM控制器、DSP控制器、Arduino開源平臺等等。1.單片機:51單片機、61單片機、AVR單片機、PIC單片機、MSP430、飛思卡爾單片機等等。51單片機特點8位cPU4kbytes程序存儲器(ROM32條I/0口線128bytes的數(shù)據(jù)存儲器(RAM111條指令2個可編程定時/計數(shù)器21個專用寄存器個全雙工串行通信口5個中斷源,2個優(yōu)先級·外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能外部程序存儲器尋址空間為64kB雙列直插40PinDIP封裝·單一+5V電源供電B位動態(tài)P24c028B2園4H5「1602「2864數(shù)碼管模塊溫度器鎖存器吧吧|B8.8BBBBBTLED點國模塊OOOOO●⊙●●a●●●74H13●eo●●LED模塊o●●●●水燈超聲波主控接口o●0●●●單片機模塊!333電路AD/DAO口全額塊「部引出74H595bs1302模塊時鐘口面線NR四T下[紅外授鍵」【戴模塊」{囗接口{收橫塊MCS51單片機(89c52)開發(fā)板2.MSP430種16位超低功耗、具有精簡指令集(RISC的混合信號處理器,是針對實際應用需求,將多個不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上,以提供“單片”解決方案(SoC),能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法(如FFT等)。系列:31x、32x、33x;①LCD驅動)F1Ix、F13x、F14x、F15x、F16xF41x、F42x、F43x、F44x;……(Flash)特點(MSP430F2Xx)16位CPU,RISC1.8~3.6V電源,低功耗模式16MHz主頻,16MIPS64KFlash,2KBRAM12位ADC、12位DAC·模擬信號比較器eUSART/SPI/I2C/IRDA硬件乘法器DMALCD控制器7種尋址方式大量的寄存器和片內RAMl6bi可編程定時/計數(shù)器、看門狗(WDT)3.ARM(AdvancedriscMachines):ARM是英國Acon公司設計的RISC微處理器,ARM處理器本身是32位設計,但也配備16位指令集點特點:體積小、低功耗、低成本、高性能●支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集,能很好的兼容8位/16位器件大量使用寄存器,指令執(zhí)行速度更快大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;