مقدمة في الأنظمة المضمنة
يُعرف النظام الذي يتم فيه تضمين الغرض المخصص للبرنامج في تصميم الأجهزة بالنظام المضمن. قد يكون هذا النظام إما نظامًا مستقلاً أو نظامًا أكبر. عادة ما يتم تضمين البرنامج في وحدات الذاكرة كذاكرة قراءة فقط ROM ، ولا يحتاج إلى أي ذاكرة ثانوية كما هو الحال في الكمبيوتر. الاتصالات ، البطاقات الذكية ، الصواريخ ، شبكات الكمبيوتر ، الالكترونيات الاستهلاكية الرقمية والأقمار الصناعية هي بعض تطبيقات الأنظمة المضمنة.
تطبيقات الأنظمة المدمجة
تطبيقات الأنظمة المدمجة تشمل الروبوتات ، والكاميرا الرقمية ، والألعاب متعددة المهام ، وأنظمة الطبخ والغسيل ، والأنظمة الطبية الحيوية ، ووحدات التحكم في لوحة المفاتيح ، والهواتف المحمولة والذكية ، وأنظمة الحوسبة ، ونظام عرض الوزن الذكي الإلكتروني وأنظمة الترفيه ، مثل مقاطع الفيديو والألعاب ونظام الموسيقى و ألعاب الفيديو ، وما إلى ذلك.
عملية تصميم النظام المضمن يمكن القيام به عن طريق المحاكاة أولاً ، والتي تُستخدم لاختبار الدائرة لأن تغيير الأجهزة يصبح صعبًا للغاية إذا تعطلت الدائرة. إذا تطابقت النتائج مع النتائج المرغوبة ، فسيتم تصميم العملية بشكل دائم من خلال عمليات الرقاقة المتسلسلة.
أساسيات الأنظمة المدمجة
تم تصميم الأنظمة المضمنة لأداء مهام محددة ، ولكن لا يمكن استخدامها كأجهزة كمبيوتر للأغراض العامة لأداء مهام مختلفة. عادةً ما يُشار إلى برنامج النظام المضمن بالبرنامج الثابت ، والذي يمكن تخزينه في قرص أو في شريحة واحدة. العنصران الرئيسيان للأنظمة هما:
- أجهزة النظام المضمنة
- برنامج النظام المضمن
أجهزة وبرامج النظام المضمنة
أجهزة النظام المضمنة : يتطلب النظام المضمن نظامًا أساسيًا للأجهزة للتفاعل مع المدخلات والمخرجات أو المتغيرات المختلفة في الوقت الفعلي. تشمل الأجهزة وحدة تحكم مثل متحكم أو معالج دقيق ووحدات الذاكرة وواجهات الإدخال / الإخراج وأنظمة العرض ووحدات الاتصال وما إلى ذلك.
برنامج النظام المضمن : يسمح هذا البرنامج بالبرمجة بالطريقة المرغوبة بحيث يتحكم في العمليات المختلفة. إنه مكتوب بتنسيق عالي المستوى ، ويتم تجميعه في رمز ، ثم يتم تفريغه في وحدات تحكم الأجهزة.
أنظمة مدمجة في الوقت الحقيقي هي أنظمة الكمبيوتر التي تؤدي الإجراءات ، مثل مراقبة الحركة الخارجية والاستجابة لها والتحكم فيها. البيئة الخارجية متصلة بنظام الكمبيوتر من خلال مجسات والمحركات وواجهات الإدخال / الإخراج. يُعرف نظام الكمبيوتر الحقيقي المضمن بنظام كمبيوتر باسم النظام المضمن في الوقت الفعلي. يتم استخدام نظام مضمن في الوقت الفعلي في مجالات مختلفة مثل القطاعات العسكرية والحكومية والطبية.
مشاريع الوقت الحقيقي الروبوتية في الأنظمة المضمنة
الأنظمة المضمنة يمكن استخدامها في العديد من تطبيقات الوقت الفعلي مثل السيارات والروبوتات والصناعات وما إلى ذلك ترتبط مشاريع الوقت الفعلي بتكنولوجيا الروبوتات .
1. مركبة روبوتية يتم التحكم فيها بالصوت مع التعرف على الكلام لمسافات طويلة
الهدف من هذا المشروع هو التحكم في مركبة آلية بأوامر صوتية للتشغيل عن بعد. ان 8051 متحكم يستخدم مع وحدة التعرف على الكلام لإجراء العملية المطلوبة. يستخدم وحدة تحكم دقيقة 8051 ، ووحدة التعرف على الكلام ، وزر ضغط ، ووحدة RF ، ومشفرة ، وفك تشفير ، ومحرك IC لمحرك ، ومحركات DC ، وبطاريات ومكونات متنوعة أخرى.
مركبة روبوتية يتم التحكم فيها بالصوت - جهاز إرسال
يمكن إجراء حركات السيارة مثل اليسار واليمين والأعلى والأسفل باستخدام أزرار الضغط أو الأوامر الصوتية بواسطة وحدة التعرف على الكلام التي يتم ربطها بالمتحكم الدقيق. هنا ، يتم استخدام المشفر لتشفير الأوامر المعطاة للميكروكونترولر باستخدام جهاز الإرسال RF لنقل الإشارات على تردد 433 ميجا هرتز.
لذلك ، عندما يتم استقبال الإشارات التي تظهر عن طريق الضغط على الأزرار ، أو إشارات الأوامر الصوتية المقابلة للحركة بواسطة وحدة التحكم الدقيقة ، فإنها ترسل إشارات التحكم إلى دائرة المستلم عبر وحدة الإرسال.
جهاز استقبال السيارة الآلي الذي يتم التحكم فيه صوتيًا
عند استقبال هذه الإشارات ، ينقل جهاز استقبال الترددات اللاسلكية تلك الإشارات إلى دائرة فك التشفير حيث يتم تحويل البيانات الثنائية إلى إشارة على مستوى متحكم دقيق. لذلك ، يقوم الميكروكونترولر بالحركة المرغوبة من دائرة الإرسال. وحدة الليزر تعامل مع متحكم لاكتشاف العمليات التي يقوم بها الروبوت حتى في الأماكن المظلمة.
2. مركبة روبوتية تعمل باللمس تعمل بالتحكم عن بعد لإدارة المتجر
يتضمن هذا المشروع التحكم في مركبة آلية باستخدام شاشة تعمل باللمس وحدة للتشغيل عن بعد. توجد لوحة تعمل باللمس في نهاية جهاز الإرسال ، و روبوت اختيار مكان يتم وضعها في نهاية المستقبل لأداء مهمة من خلال الاستجابة للإشارات. تشتمل مكونات الأجهزة المستخدمة في هذا المشروع على متحكم دقيق 8051 ، ولوحة تعمل باللمس ، وهوائيات (جهة الإرسال - جهاز الاستقبال) ، وجهاز تشفير ، وجهاز فك ترميز ، ومحركات تيار مستمر ، وجسم آلي ، وبطارية ، إلخ.
شاشة تعمل باللمس - جهاز إرسال آلي
كما تمت مناقشته في وحدة التعرف على الكلام في المشروع أعلاه ، في هذا المشروع أيضًا ، ترسل وحدة شاشة تعمل باللمس إشارات التحكم المقابلة لحركة السيارة إلى وحدة التحكم الدقيقة. ترسل وحدة التحكم بعد ذلك تلك الإشارات إلى المشفر ، ثم إلى جهاز الإرسال الذي ينقل الإشارات في النهاية إلى دائرة الاستقبال.
شاشة تعمل باللمس مستقبل السيارة الروبوتية
يستقبل الهوائي الموضوع في طرف المستقبل إشارات التردد اللاسلكي من هوائي الإرسال ، ويفك تشفير البيانات ، ثم يرسل تلك البيانات إلى المتحكم الدقيق. يحتوي هذا الإعداد على أربعة محركات متصلة بالمتحكم الدقيق: محركان لحركة الذراع والمقبض والآخران لحركة الجسم. يتم تشغيل جميع هذه المحركات بواسطة محرك IC سائق يتلقى باستمرار الأوامر من الميكروكونترولر.
هذان هما تطبيقات الأنظمة المضمنة في مجال الروبوتات. قد توفر لك أمثلة الوقت الفعلي للأنظمة المضمنة فهمًا أفضل لمفهوم الأنظمة المضمنة. إذا كان لديك أي شكوك أخرى حول تنفيذ هذه المشاريع ، يمكنك الاتصال بنا من خلال التعليق أدناه.
اعتمادات الصورة
