單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、PLC的介紹、比較及應(yīng)用

【摘 要】單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、PLC在相關(guān)領(lǐng)域中承擔(dān)著重要角色，是實(shí)現(xiàn)控制功能的重要載體，在功能上三者即有交叉又有不同，在其他方面也各有千秋。因此，三者在應(yīng)用上會出現(xiàn)相同和不同之處，針對不同的方案將會有不同的最佳選用方法。本文對片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、PLC三個產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并針對各自的特點(diǎn)，總結(jié)出了其應(yīng)用領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；嵌入式系統(tǒng)；PLC；特點(diǎn)；應(yīng)用

信息技術(shù)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其應(yīng)用已深入到各個領(lǐng)域及各個方面。目前，越來越多的電子產(chǎn)品正朝著智能化、微型化、低功耗的方向發(fā)展，有些產(chǎn)品還需進(jìn)行實(shí)時控制、信號處理等。電子系統(tǒng)的復(fù)雜性正在不斷的增加，其迫切要求電子設(shè)計(jì)技術(shù)也需有相應(yīng)的變革及飛躍。單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、PLC以其各自的特點(diǎn)滿足了不同的需要，從各個領(lǐng)域、各個層面改變著世界，它們已成為數(shù)字時代的核心動力，促進(jìn)并推動著信息技術(shù)的快速發(fā)展。

1.單片機(jī)

單片機(jī)也稱單片微電腦或者單片微型計(jì)算機(jī)。其是把中央處理器（CPU）、只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）、輸入/輸出端口（I/O）等主要的計(jì)算機(jī)功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。可以說現(xiàn)在是單片機(jī)百花齊放的時期，世界上各大芯片制造公司都已經(jīng)推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，應(yīng)有盡有，數(shù)不勝數(shù)，它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。

單片機(jī)系統(tǒng)由不同的軟、硬件系統(tǒng)組成，其具有以下主要特點(diǎn)：(1)更加強(qiáng)大的控制功能，通過對芯片進(jìn)行級擴(kuò)展就能完成對幾乎所有現(xiàn)場的控制。(2)茶農(nóng)體積小，占用的空間小，嵌入容易。(3)運(yùn)行速度快，實(shí)時性好。(4)使用簡單，通?？赏ㄟ^按鍵來進(jìn)行操作，有數(shù)碼管或液晶屏等顯示方式。(5)生產(chǎn)成本低，但是通用性差，具有較大的設(shè)計(jì)難度，以及較長的開發(fā)周期。(6)對出現(xiàn)的故障進(jìn)行查找較難，同時可維護(hù)性差。一旦單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障，通常軟硬件故障都會較難查找發(fā)現(xiàn)。

單片機(jī)的品種繁多，按照其應(yīng)用范圍可分為通用型、專用型兩類。專用型是針對某種特定的產(chǎn)品而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，如：洗衣機(jī)所使用的單片機(jī)。通用型單片機(jī)則有總線型與非總線型，或8位與16位之分，總線型的單片機(jī)設(shè)有并行數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線的引腳，以便于擴(kuò)展單片機(jī)外圍器件。非總線型卻沒有總線引腳，芯片的體積也小，可通過I/O口進(jìn)行擴(kuò)展，所以非線型更適合用于中小系統(tǒng)。目前單片機(jī)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：機(jī)電一體化設(shè)備的控制核心、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場采集單元、分布控制系統(tǒng)的前端控制器、智能化儀表的機(jī)芯、消費(fèi)類電子產(chǎn)品控制等等。

2.嵌入式系統(tǒng)

用于控制、監(jiān)視或者輔助某個設(shè)備、機(jī)器與工廠運(yùn)用的裝置是IEEE對嵌入式系統(tǒng)的定義。一般情況下，嵌入式系統(tǒng)定義為是指把處理器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等可編程計(jì)算設(shè)施安裝在其他物理設(shè)備的系統(tǒng)中，同時這些設(shè)備并不是專門的為商業(yè)計(jì)算、科學(xué)計(jì)算或個人計(jì)算所使用的系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是在于滿足某種特定的計(jì)算需求。自二十世紀(jì)七十年代起，嵌入式計(jì)算系統(tǒng)就已在控制工程領(lǐng)域開始得到應(yīng)用。

嵌入式系統(tǒng)軟件特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面：（1）實(shí)時性的控制方法不同。（2）特殊且固定的異構(gòu)特征。（3）系統(tǒng)的性能指標(biāo)。因此，在借鑒通用軟件技術(shù)、遵守軟件工程理論、規(guī)范的軟件開發(fā)過程的基礎(chǔ)上，按照嵌入式系統(tǒng)的特征去開發(fā)新的算法與技術(shù)結(jié)構(gòu)，可以在提高其開發(fā)率的同時，保證系統(tǒng)軟件的可靠性、質(zhì)量。此外，其軟件也具有可移植性、易維護(hù)性、復(fù)用性等特點(diǎn)。

新興的嵌入式系統(tǒng)在以下的幾個領(lǐng)域內(nèi)得到了較大的使用與發(fā)展：（1）3G領(lǐng)域；（2）網(wǎng)絡(luò)安全；（3）身份識別技術(shù)；（4）綜合了嵌入式、計(jì)算機(jī)、通信、傳感器、信息處理等技術(shù)，可隨時隨地對網(wǎng)絡(luò)區(qū)域里所監(jiān)測對象的信息進(jìn)行監(jiān)測、采集，并對其做出相應(yīng)的處理，從而得到準(zhǔn)確詳細(xì)的信息，并把這些信息傳給所需要的用戶；（5）家電智能。在IT及傳統(tǒng)的家電企業(yè)的大力推動下，使家電智能的開發(fā)研究進(jìn)入到了一個更新、更高的層次。

在IT領(lǐng)域中發(fā)展最快的就是嵌入式技術(shù)，并保持著巨大的技術(shù)發(fā)展、商業(yè)應(yīng)用機(jī)會，具有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)利益，將會向著小體積、微功耗、低成本、互聯(lián)網(wǎng)、智能化的方向發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用將會越來越大。

3.可編程控制器PLC

國際電工委員會對可編程控制器PIC的定義是：其是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用所設(shè)計(jì)的。它采用可編程的存貯器，用于在其內(nèi)部存貯去執(zhí)行定時、計(jì)數(shù)、邏輯運(yùn)算、順序控制、算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字、模擬的輸入、輸出對各種類型的機(jī)械或者生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。實(shí)際上，為了使用的方便，也為了反映可編程控制器PLC的功能特點(diǎn)，將可編程序控制器定名為PLC。

可編程控制器具有以下主要特點(diǎn)：（1）高可靠性，強(qiáng)抗干擾能力。由于PLC采用現(xiàn)代化大規(guī)模集成電路技術(shù)，以及嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝進(jìn)行制造，到目前為止，還沒有出現(xiàn)可靠性超過可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備。（2）編程方便，便于使用。PLC采用和實(shí)際電路的接線圖非常接近的梯形圖，編程方式易懂，更加容易進(jìn)行編程。（3）適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。PLC可用石油、化工、鋼鐵、食品、飲料等幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。

目前，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷的擴(kuò)大，并已經(jīng)延伸到過程控制、批處理、無線電遙控、運(yùn)動與傳動控制等領(lǐng)域，甚至實(shí)現(xiàn)全廠的綜合自動化。

4.結(jié)語

單片機(jī)系統(tǒng)是嵌入式控制系統(tǒng)的主要組成部分，PLC則是單片機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域里的單片機(jī)集成系統(tǒng)，具有可靠、穩(wěn)定、安全的特點(diǎn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、PLC將會在相應(yīng)的領(lǐng)域向著更高的方向發(fā)展，從而適應(yīng)其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)

[1]涂亮，王瑋，王海林.單片機(jī)，DSP，PLD/EDA的介紹、比較和分析[J].山西電子技術(shù)，2004，（6）：35-36.

[2]王瑞.芻議單片機(jī)的發(fā)展趨勢[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，（11）：162-162.

[3]王起.論P(yáng)LC、單片機(jī)、工控機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場中的應(yīng)用及選用方法[J].廣西輕工業(yè)，2011，（1）：60-61.

[4]張麗.單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用[J].科技咨詢導(dǎo)報，2007，（27）：8-9.

[5]符文威.嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展研究[J].商情，2011，(47):171-171.

[6]李忠儒.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J].辦公自動化:綜合月刊，2011，（5）：25，46.

[7]王素艷.淺談可編程控制器[J].河北煤炭，2007，(1):36-37，54.

[8]鄭喆，吳金強(qiáng).淺談可編程控制器的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢[J].機(jī)械管理開發(fā)，207，（5）：90，92.