Proteus программд Arduino сан суулгах

http://www.electronicslovers.com/2015/03/how-to-add-arduino-library-in-to.html

Линкээс орж сонирхоорой.

Микроконтроллер болон микропроцессорын сургалтад урьж байна.

2014-2015 оны оюутны өвлийн амралтаар МУИС-ийн Шинжлэх ухааны сургууль дээр Электроникийн систем дизайныг микроконтроллер болон микропроцессор ашиглан хэрхэн хийх талаар сургалт явагдах гэж байна.

Та энэ чиглэлээр өөрийн мэдлэгээ мэдэгдэхүйц нэмэхийг хүсвэл энэ сургалтад хамрагдаарай!

Маш богино хугацаанд электроникийн түлхүүр хэсгүүдийг заах юм. 

Доорх линкээр ороод дэлгэрэнгүй мэдээлэл аваарай !!!

https://sites.google.com/site/elecsurgalt/home 

Raspberry Pi хэрэглэхийг санал болгож байна

Raspberry Pi бол өртөг хямд, кредит картны хэмжээтэй маш жижигхэн компьютерийн систем юм. Компьютерийн дэлгэц, зурагт, гар, хулгана холбох боломжтой. Энэ жижигхэн төхөөрөмжөөр жишээ аван компьютерийн системийн ажиллагааг бүх насны хүмүүст тайлбарлахад тун дөхөм. Мөн компьютерийн системийг хэрхэн програмчлах талаар Scratch, Python хэл дээр коде бичин жишээ авч болно. Интернетэд холбогдож өндөр нягтшилтай видео үзэх, дуу сонсох, текст шивэх, тоглоом тоглох гэх мэт компьютер юу хийж чадах тэр бүхнийг энэ төхөөрөмж хийж чадна. Raspberry Pi  сургалтын зориулалттайгаас гадна нөгөө талаас хүчин чадал өндөртэй тул олон төрлийн тоон төхөөрөмж, хөгжим тоглуулдаг хэрэгсэл, цаг уурыг станц, хэт улаан туяаны камер зэрэг маш олон төрлийн байдлаар ашиглагдаж байна.

Энэ хавтангийн олон хувилбараас хамгийн их ашиглагдаж байгаа нь Raspberry Pi B. Анхны модельтой нь харьцуулсан байдлыг дараах зурагнаас хараарай.

Raspberry Pi-г электроник талаас нь харвал оролт, гаралтын портуудтай (GPIO) тул олон  электроникийн төсөл хэрэглэж болон юм. Доорх зурагт 26 ширхэг оролт гаралтын портуудыг харуулсан байна.  Энгийн портуудаас гадна SPI, I2C, UART гэсэн гэсэн гурван зориулалтын сериал протоколоор төхөөрөмж холбож болно. Жишээ нь робот хийж байгаа гэж байна гэж бодвол SPI-аар playstation 2 –ын гар холбоно. Програмын аргаар энгийн GPIO портоор PWM хийж мотор удирдаж болно. I2C протоколоор төрөл бүрийн сенсор холбох боломжтой. Эдгээр холболт интерфайс хийж чадсанаар хэрвээ та электроникч бол юу хийж чадахыг төсөөлж байгаа байхаа.

Модель B гарснаас хойш 2 жилийн дараа илүү олон GPIO порттой, USB портын тоог 2 дахин нэмсэн, microSD оролттой, илүү сайн дууны системтэй, чадлын хувьд харьцангуй бага Raspberry Pi B+ модель саяхан шинээр гарлаа.  Энэ шинэ хавтан хуучин В хувилбартайгаа үнийн хувьд адилхан 35 доллараар энэ долоо хоногын 1 дэхь өдрөөс эхлээд зарагдаж эхэлж байна. Энэ хувилбарыг та Element 14 эсвэл RS Components гэсэн Raspberry Pi үйлдвэрлэдэг газруудаас захиалж авч болно.

Шинэ хувилбар Model B+ нь үйлдвэрлэгчдийн хэлж буйгаар Raspberry Pi v2 –тай адилхан биш боловч хүчин чадлын хувьд нилээд төстэй 512MB RAM, Broadcom BCM2835 мультимедиа дүрсний процессортой. Нэмэгдсэн зүйл нь 40 ширхэг GPIO порт ба эхний 26 нь модель В –гийн портуудтай харгалзаад адилхан.

Хэрвээ та электроник болон програмчлалын чиглэлээр оюутан, эсвэл энэ талаар сонирхож эхэлж байгаа бол Raspberry Pi хэрэглэхийг санал болгож байна. Яагаад гэвэл хамгийн өргөн тархсан, хавтангын талаар мэдээлэл түгээмэл олдоно.

Микроконтроллер

Хэрвээ танай гэр дотор 20 гаруй микроконтроллер байгаа гэвэл та итгэх үү?  Орчин үеийн бүх цахилгаан хэрэгсэл зурагт, принтер, индүү, хөргөгч, утас ... дотор микроконтроллер байдаг. Бид юу болох талаар мэдээгүй атал өдөр тутам хэрэглэж байсан байна шүү дээ. Жилд ойролцоогоор 2 тэрбум микроконтроллер үйлдвэрлэгдэж байна. Электроник, цахилгаан, инженерийн салбарыг үүнгүйгээр төсөөлөхөд бэрх. Учир нь шинээр ямар нэг төхөөрөмж зохион бүтээх, үйлдвэрлэхэд микроконтроллер програмчлах, ашиглах шаардлага тулгардаг. Товчхондоо технологийн түлхүүр гэж ойлгож болно.

Микроконтроллер японы жижиг тооны машин үйлдвэрлэдэг байсан бизнес компьютерийн корпорациас (Busicom)  1969 оны үеэс эхтэй. Тооны машиний хийдэг үйлдэл маш тодорхой, алгоритм  бэлэн байсан тул үйлдвэрлэхэд үр ашиг өндөртэй, тусгайлан зориулж бэлтгэсэн интеграл схем (IC-integrated circiut) хэрэгтэй байжээ. Ийм чип бүтээж өгөх хүсэлтийг Интел компаний Marcian Edward "Ted" Hoff, Jr –д тавьсан ба удаан хугацаанд ажилласаны үр дүнд уламжлалт IC дизайнаас нилээд өөр шийдэлтэй чип зохион бүтээсэн. Гол санаа нь тус тусдаа өөр ажиллагаатай IC-үүдийн ажиллагааг програмийн санах ойд хадгалагдсан мэдээллээр удирдах, мөн тэдгээрийг нэг IC-д багтаах байв. Энэ нь анхны микроконтроллер байв. Үүний дараа Интелийн IC зохион бүтээх тасгийн ахлагч  Federico Faggin  японы Busicom тооны машин үйлдвэрлэх төсөлд нэгдэн хэрэглэгч шууд хэрэглэж болохуйц төхөөрөмж зохион бүтээх ажилд орсон. Ингээд 9 сарын дараа шууд ашиглаж болохуйц анхны микроконтроллер ашигласан төхөөрөмж зохион бүтээсэн бөгөөд олон нийтэд танилцуулах эрх Biscom-д байв.  1971 онд Интел корпораци энэ төрлийн зах зээлд чиглэн анхны 4-н битийн микропроцессор 4004 чип зохион бүтээжээ. Микропроцессор 4004 нь секундэд 6000 үйлдэл хийх чадвартай байсан ба яг дараа жил нь Интел 8008 микропроцессорыг  Texas Instruments компаний тусламжтайгаар хөгжүүлсэн. Уг микропроцессор 16кb програмын санах ой, 45 үйлдэл хийх чадвар  (+, - ,* ,/ , &, OR, XOR гэх мэт  …), секундэд 300 мянган үйлдэл гүйцэтгэх чадвартай байсан. Энэ бол анхны орчин үеийн микропроцессор, одоо ашиглаж байгаа микропроцессорын суурийг тавьжээ.

                Та бүхэн яагаад микроконтроллерийн түүх ярих гэж байгаад микропроцессор яриад явсныг гайхаж байгаа байх. Энэ 2-ын ялгааг ойлгоход, тодорхойлоход багагүй мэдлэг, хоёуланг нь хэрэглэж үзсэн туршлага хэрэгтэй.

               Микропроцессор 8008 гарсны дараахан Motorola компани 8 битийн 6800 серийн микропроцессор хийх ажлаа эхлүүлсэн. Мөн түүний хажуугаар ижил бүтэцтэй 6820 ба 6850 серийн микропроцессор зэрэг эхлүүлсэн. Энэ серийн микропроцессоруудыг маш богино хугацаанд Интелээс өөр компани бүтээсэн бөгөөд электроникийн хөгжилд дэвшил авчирсан бүтээгдэхүүн болсон юм. 1974 он гэхэд микропроцессор үйлдвэрлэх явдал нь тэр үеийн электроник технологи үйлдвэрлэгчдийн гол өрсөлдөөний талбар болсон байв. Тэдгээр компаниуд үнийг бууруулах, олон тоогоор хямд үйлдвэрлэх арга зам хайж байсан. 1975 онд MOS Technology компани үнийг огцом буулгаж Motorola, Intel компаниуд 69.95 доллараар зарж байсан 6501 ба 6502 –ийг ердөө 25-хан доллараар худалдаалж эхэлсэн юм. Удалгүй 6502 хямд үнэ, 56 үйлдэл хийх чадвар, 64kb програмын санах ойн хаягтайгаараа хамгийн алдартай, өргөн хэрэглэгддэг 8-н битийн микропроцессор болов. Тус микропроцессорыг Rockwell, Sznertek, GTE, NCR, Ricoh гэх мэт маш олон компани авч ашиглаж байсан ба 1975-аас 1982 он хүртэл жилд 15 сая орчим  зарагдаж байв.

               Микропроцессорын хөгжлийн явцад гарсан өөр нэг дэвшил бол Intel корпорацийн гаргасан 8080 серийн микропроцессор ба түүний олон төрлийн хувилбар байв. Гэвч бусад микропроцессоруудаас нилээд өндөр үнэтэй байжээ. Тэр үед Интелд ажиллаж байсан Federico Faggin хуучин ажлаа орхин Zilog компанийг байгуулан 8080 микропроцессорын бүтэц дээр тулгуурлан ямар нэг тохиромжтой бүтэц гаргахыг эрмэлзэж эхэлсэн. Тэрээр 1976 онд маш олон үйлдэл хийх, өндөр багтаамжтай Z80-г худалдаанд гаргасан. Z80 бол тухайн үедээ хамгийн гүйцэтгэл өндөртэй микропроцессор байсан ба 64kb програмын санах ойтой, 176 үйлдэл гүйцэтгэх чадвартай, маш олон регистрүүдтэй, шинээр мэдээлэл дотроо сэргээн хадгалах чадавхи бүхий динамик RAM-тай, дан ганц тэжээлээр ажилладаг шинэлэг төхөөрөмж болсон. Ингэснээр 8 битийн микропроцессорын зах зээлийг богино хугацаанд амжилттай эзэлсэн. Тухайн үед 8080 дээр хийгдсэн компьютерүүд маш бага хугацаанд Z80 –руу шилжсэн, мөн тус компаний өрсөлдөгч байсан  Mostek, NEC, SHARP, SGS гэх мэт компаниуд тэдний технологийг шууд хуулбарлан хийж байлаа.  

                Ингээд 1976 онд Intel корпораци Z80-г үйлдвэрлэсэн Zilog компанитай энэ салбарын бизнесийг хуваалцах болсноор их хэмжээний алдагдал хүлээх болсон. Тэр жил Intel өмнөх 8080-ийн шинэчилсэн хувилбар болох 8-н битийн микропроцессор 8085 –г үйлдвэрлэсэн боловч Z80-с тааруу байсан. Intel энэ тулаанд бүрэн далаараа тавиулсан юм. Инээдэмтэй нь 8085 микропроцессорын бүтцийн талаар манай урдаа барьдаг сургуулиуд одоо хүртэл заадаг юм. Монголд юу болдог талаар бичвэл хэцүү. Энэ 2 микропроцессорын тулаанд 6809, 2650, SC/MP гэх мэт олон микропроцессор худалдаанаас шахагдан гарсан. Эдгээр төрлийн микропроцессоруудаас 6502 ба Z80 одоо хүртэл худалдаанд байгаа.

 Харин одоо анхны микроконтроллер хэрхэн бүтсэн талаар ярианд ороё. Микропроцессор, микроконтроллер зарчмийн хувьд ялгаагүй боловч орчин үеийн инженерүүд ялгаатай гэж үздэг. Микроконтроллер нь функцийн хувьд олон ялгаатай. Микроконтроллер бол шууд ажиллагааны зориулалтаараа зарагддаг, шууд зохицуулах боломж бүхий төхөөрөмж. Харин микропроцессорыг тооцоолон бодох машин гэж ойлгож болно. Хэрэглэгч ажиллагааг  нь өөрчлөх боломжгүй. Өөрчлөхийн тулд гадна нь заавал чип нэмж тавьдаг. Микропроцессор бол компьютерийн зүрх нь. Компьютерийн эх хавтан дээр програмын санах ой, тогтмол санах ой хатуу диск HARD, шуурхай санах ой RAM, дууны систем гэх мэт зүйлс байдаг. Тэгвэл микроконтроллерт эдгээр зүйлс багасгасан хэлбэрээр нэг чипэнд багтсан байдаг. Энэ 2-ын түүхийг хооронд нь ялгахад бэрх юм.

 Гэсэн хэдий боловч одоогийн микроконтроллерийн бүтэцтэй төстэй төхөөрөмжийг 1971 онд техникийн инженер Gary Boone, Michael Cochran нар бүтээсэн гэж үздэг. Тэдний ажлын үр дүн нь TMS 1000 бөгөөд 1974 онд худалдаанд гарч эхэлсэн. Энэ нь зөвхөн уншиж болох санах ой (ROM), шуурхай санах ой (RAM), процессор, чип доторх клок үүсгэгч төхөөрөмжүүдийн хоршил байсан юм. Энэ микроконтроллерыг Texas Instruments 1972-с 1974 оны хооронд үйлдвэрлэдэг байсан тооны машинд хэрэглэдэг байв. 1983 он гэхэд TMS 1000 ойролцоогоор 100 сая хувь зарагдсан байсан юм.  Энэ үед Intel удирдлагын төхөөрөмжид хамгийн үр ашигтай чип хийж гүйцэтгэхээр ажилдаа орсон байсан. Энэ нь Intel 8048 нэртэйгээр 1977 онд худалдаанд гарсан ба  бүтцийн хувьд өмнөх хувилбараас онцын ялгаагүй ч илүү олон порттой байв. Үүнийг маш олон персонал компьютерийн гар (keyboard)  болон бусад төхөөрөмжид хэрэглэснээр нийтдээ тэрбумаас илүү тоогоор борлуулагджээ. Тэр үед Intel-ийн ерөнхийлөгч Luke J. Valenter хэлэхдээ “Манай компаний түүхийн нэгэн том амжилт бол микроконтроллерийн салбар ба манай орлогийн нийт 25% -ийг бүрдүүлж байна” гэсэн байна. Үүнийг бид 8048 ийн бүл гэж ярьдаг ба бүүр сүүлд үүнийг 8051 бүлийн контроллерүүд орлох болсон.
 Ихэнх микроконтролеррүүд тэр үед 2 хувилбартай байсан. Нэг дэх хувилбар нь дээрээ гэрэл нэвтрүүлдэг цонхтой, доор нь дахин арчиж хадгалах боломж бүхий програмын санах ойтой(EPROM). Програмчлахдаа тусгай ультра гэрэл гаргадаг төхөөрөмжөөр шарж програмчилдаг. Манайхан одоо хүртэл микроконтроллерт програм хуулахыг шарна гэж ярьдаг тэгвэл ийм учиртай байжээ. Хэрвээ програмаа устгахыг хүсвэл гэрэлд гаргадаг. Харин 2 дахь хувилбар нь ганцхан удаа програмчлаад хаядаг байж "one-time programmable PROM". Энэ хувилбарууд санах ойн бүтцийн хувьд онц ялгаагүй, ялгаатай зүйл нь програмыг дахин устгах боломжгүй байжээ.

 1993 онд анхны цахилгаан гүйдлээр програмчилж, цахилгаан гүйдлээр програмыг устгах боломж бүхий (EEPROM) микроконтроллерүүд гарч эхэлсэн. Энэ нь микроконтроллерийн програмчлах хурдыг маш хурдан болгосоноос гадна өөр дотроо өөрийгөө програмчлах боломж бүхий болсон. Анх Microchip PIC16x84 микроконтроллерт хэрэглэсэн гэж ярилцдаг боловч энд баримт хэрэгтэй. Яг тэр онд Atmel company 8048 дээр суурилсан маш хурдан санах ойтой, тусгай төрлийн EEPROM микроконтроллерыг танилцуулсан. Бусад компаниуд энийг маш хурдан дууриаж бүтээгдэхүүнээ адилхан болгосон. 1996 онд Atmel энэ төрлийн санах ой ашигласан MCS-8051 бүлийн микроконтроллерийг танилцуулснаас хойш ойролцоогоор арван жилийн хугацаанд хамгийн түгээмэл хэрэглэгдэж байсан. Түүнээс хойш 16, 32 битийн микроконтроллерүүд Atmel болон Microchip гэх мэт компаниуд байнга үйлдвэрлэсээр байна. Одоо энэ төрлийн микроконтроллерийн үнэ буурсаар 8 битийн микроконтроллерийг 0.25 ам.доллараас хямд үнээр худалдаж авч болно. Хэрвээ микроконтроллер гэж юу вэ, 8051 бүлийн микроконтроллер хэрхэн програмчлах талаар уншъя гэвэл Бат-Отгон багшийн бичсэнээр энэ блогийг эхнээс нь уншаарай.

  Харин Монголд анх 1984 онд Д.Лувсандорж  Intel 8080 микропроцессор ашиглан,  үйлдвэрлэгдсэн оноос даруй 8 жилийн дараа “Оч-2″ нэртэй төхөөрөмж хийсэн. Мөн тэр онд уг процессор дээр суурилсан програматор хийсэн гэсэн мэдээлэл байдаг. 80аад оны сүүл, 90 ээд оны эхэн үед ажиллаж байсан хүмүүс тэр талаар бичих байх аа. Миний бодлоор олон нийт микроконтроллер програмчлаж хэрэглэх болсон цаг хугацаа Robocon тэмцээнд их сургуулиуд оролцож эхэлсэн цаг хугацаатай давхцах буй за. 2009 оноос маш олон сургуулиуд энэ тэмцээнд шинээр AVR болон PIC18 бүлийн микроконтроллер ашиглаж эхэлсэн. Сүүлийн жилүүдэд 16 битийн микроконтроллер ашиглах болов.

Ойрын жилүүдэд электроник сонирхогч хоббигоороо юм хийдэг залууст зориулсан програмчилдаг хавтангууд их гарах болсон. Хамгийн нийтлэг нь Arduino ба Raspberry Pi хавтангууд юм. Энэ 2 хэмжээ, үнэ, харагдах байдлын хувьд нилээд төстэй. Гэхдээ энэ 2 нь үүргийн хувьд хэд хэдэн том ялгаатай. Raspberry Pi бол бага хэмжээний компьютер Lunix үйлдлийн системтэй, микропроцессортой. Харин Arduino бол цэвэр AVR бүлийн микроконтроллер дээр суурьлагдагдсан. Ижил тал нь оролт гаралтын портуудтай,  электроникийн бусад эд анги төхөөрөмжийг удирдах боломжтой юм. Микропроцессор ба микроконтроллер эргээд нилээд төстэй болсон ба юунд хэрэглэхээс шалтгаалж хүссэнээ сонгож болно.

Бид энэ салбарт дэлхийн нийтийн хөгжлөөс ойролцоогоор арван жил хоцорч байна. Чадварлаг монгол инженерүүд энэ тэнд ганцаараа ажилладаг. Монголд юм хийе гэхэд мэдлэг нь байгаа ч технологи нь байхгүй хэмээн ярилцаж байна. Энэ асуудал хэдэн жилийн дараа шийдэгдэж магадгүй юм. Гэвч тэр үед дэлхий хаана яваад бид хаана явж байхыг мэдэхгүй. Байгалийн баялгаа ашиглахын хажуугаар технологийн салбараа маш хүчтэй дэмжиж голлох салбар болгох шаардлагатай байна.