STEMs verwenden häufig Leiterplatten, aber es gibt viele verschiedene Arten von Produkten, und viele Produkte sind verwirrend. In dieser Ausgabe stellen wir drei gängige Produkte vor und fügen einige verwandte Konzepte hinzu.
Die meisten roten Bretter sind nicht Arduino und Raspberry Pi, und dieses Jahr gewinnt auch micro: bit an Beliebtheit. Was sind die spezifischen Unterschiede zwischen den drei?
Erkennen Sie die beiden Konzepte
Bevor die drei im Detail aufgelistet werden, werden zunächst die beiden Konzepte erläutert. Eines ist die Micro Processing Unit (MPU) und das andere die Micro Control Unit (MCU).
Mikroprozessor
Das Konzept der MPU ist nicht zu kompliziert. Das gesamte Design ist dem Computer sehr ähnlich. Die meisten fertigen Produkte haben ein eingebautes vollständiges Betriebssystem, eine vollständige Bedienoberfläche, und der Satz ist wie bei einem kleinen Computer, aber er ist kleiner, und die Arbeitsfrequenz ist niedriger, die Bedienung ist niedriger. Die Funktion ist schlecht, die Chipfläche ist klein, die Kosten sind gering und der Energieverbrauch ist gering. Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie rückt die Entwicklung der MPU-Serie jedoch immer näher an Personalcomputer heran. Eines der repräsentativen Produkte im MINT-Bereich ist der Raspberry Pi. Es ist erwähnenswert, dass einige Leute kürzlich SoC (System on a Chip) erwähnt haben, das mehr Funktionen wie Wi-Fi usw. integrieren kann, aber aufgrund der hohen Komplexität eher für fortgeschrittene Diskussionen geeignet ist.
MPU wie kleine Computer, ist das erste Lernprogramm vieler Menschen, sie als Spielekonsolen zu entwerfen.
Mikrocontroller
Die MCU ist leichter als die MPU und hat einen einfacheren Designzweck. Die oben genannte Betriebsfrequenz, Rechenleistung, Chipfläche, Kosten und Stromverbrauch werden weiter reduziert. Er kann nicht wie ein Computer arbeiten. Es gibt kein eingebautes Betriebssystem. Die Programmentwicklung muss andere Systeme durchlaufen. Schreiben Sie und geben Sie wieder ein, aber sein einfaches Design macht alles schneller und direkter. Einige Hersteller können sogar eine direkte Verbindung zum Sensor herstellen, sodass sie in alltäglichen Produkten wie elektronischen Uhren, elektrischen Zahnbürsten, Blutdruckmessern und Rauch verwendet werden können. Detektor usw. Repräsentative Produkte auf dem Gebiet des MINT sind Mikro: Bit und Arduino.
Arnav Sharmay entwirft das Asthma Management Kit
Um einen Punkt hinzuzufügen, ist die obige Klassifizierung ein Konzept. In der Praxis können die beiden natürlich unabhängig voneinander angewendet werden oder sie können kombiniert werden, um das von ihnen benötigte Design klar zu verstehen. Finden Sie dann die Stärken und Stärken beider heraus, um die Auswahl der richtigen Hardware zu erleichtern.
Drei Produkteinführungen
Zusätzlich zu der obigen Grundkonzeptklassifizierung werden im Folgenden die Grundstruktur und die Historie der drei Produkte beschrieben, die Ihnen helfen, den Status zu verstehen.
Britisches Studentenprodukt: micro: bit
Die britische Regierung stellt seit 2012 ein kostenloses Micro-Bit-Board für örtliche Kinder im Alter von 11 bis 12 Jahren bereit. Diese Rückwandplatine verfügt über ein vielseitiges und leichtes Paket mit 5 x 5 insgesamt 25 LEDs sowie programmierbaren linken und rechten Tasten und Krokodilklemmen auf der Platine und können mit JavaScript, Python und Scratch verwendet werden. Warten Sie auf die Programmierung. Der Vorteil ist direkt und einfach, aber sein Design ist nicht förderlich für den Anschluss von Robotern höherer Ordnung, aber es ist auch am besten für den Einstieg geeignet, insbesondere für Schüler von der High School bis zur Mittelschule. Schließlich kann durch die Verdrahtungsmethode die Notwendigkeit einer Stabilisierung der Verbindungsleitung verringert werden. Probleme wie Schweißen oder Anschließen von Steckbrettern.
Der Vorfahr des kostengünstigen Mikrodesigns: Arduino
Arduino begann die Entwicklung im Jahr 2003. Es war eigentlich ein Programmname. Die ursprüngliche Idee war es, die Lernkosten für Junior-College-Studenten zu senken. Daher wurden die meisten verwandten Programme in Open Source entwickelt. Die verschiedenen seitdem entwickelten Designprodukte wurden auch von Organisationen wie Maker Faire geliebt. Bisher gab es viele Versionen der Entwicklung, und das Einstiegsniveau ist auch das am häufigsten verwendete UNO in der Werkstatt und das MEGA mit mehr verbundenen Schnittstellen. In Bezug auf die Programmschnittstelle gibt es grundsätzlich ein dediziertes ARDUINO 1.8. 3 Entwicklung, die auf jeder Betriebsplattform installiert werden kann; Es gibt auch Entwicklungsumgebungen, die Java und C ähneln. Geeignet für große und kleine Erwachsene, um den Umgang zu erlernen.
Erschwinglicher Computer: Raspberry Pi
Der Raspberry Pi ist ebenfalls ein britisches Produkt, wurde jedoch von der Foundation entwickelt und um 2012 auf den Markt gebracht. Er dient der Förderung der grundlegenden Informatikausbildung. Daher hat die Rückwandplatine, basierend auf allen Computern, Ausgaben wie z. B. Prozessor, Speicher, USB, Ethernet, HDMI, RCA usw. Das Volumen entspricht in etwa einer Kreditkartengröße und ist SD. Die Karte wird als Speichermedium verwendet, und das Betriebssystem des Linux-Systems ist ebenfalls auf der SD-Karte gespeichert. Dies bedeutet jedoch auch, dass sie über einen Browser, eine Dokumentensoftware und dergleichen verfügt. Der Vorteil besteht darin, dass keine Verbindung hergestellt werden muss zu anderen Betriebssystemen und unterstützt mehrere Programmiersprachen. Aufgrund der Verwendung von Linux handelt es sich jedoch um ein Mittel- bis Hochleistungsprodukt, das sich nur für Schüler ab dem Sekundarbereich eignet.
Andere verwandte gemeinsame Konzepte
Die obigen Leiterplatten können direkt als Roboter oder intelligente Produkte entworfen werden. Um den unterschiedlichen Designanforderungen gerecht zu werden, haben die meisten von ihnen nach Jahren der Entwicklung mehr Arten von Zubehör.
Sensor
Sensoren sind elektronisch gestaltete Teile mit spezifischen Funktionen, die am häufigsten als Ultraschallmessinstrumente zum Messen von Entfernungen und als Gyroskope zum Erfassen dreidimensionaler Daten sowie zur Bewegungserfassung, Vibrationserfassung, Druckerfassung, Luftdruckerfassung und Positionierung verwendet werden. Erkennung, Infraroterkennung, Geräuscherkennung und CO2-Erkennung.
Schild
Der Sensor ist eng mit der Erweiterungskarte verbunden. Der Zweck der Erweiterungskarte besteht darin, die Funktion der Karte auf einfache Weise weiter zu erweitern. Die Erweiterungskarte fügt je nach Bedarf verschiedene Funktionen hinzu, z. B. eine Netzwerkverbindung oder ein Aufnahmeobjektiv. Die Erweiterungskarte integriert mehrere Sensoren, und die Erweiterungskarte dient nur zur Anzeige.