單片機(jī)可以取代PLC嗎？

有人說(shuō)這是個(gè)偽問(wèn)題，單片機(jī)是元器件，PLC是由元器件以及龐大的軟件構(gòu)成的系統(tǒng)，兩者在這一方面沒(méi)有可比性 —— 大多的PLC的控制芯片實(shí)際上就是單片機(jī)，也就是說(shuō)可以將PLC看成是單片機(jī)的二次開(kāi)發(fā)。單論工業(yè)防護(hù)等級(jí)，單片機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性能根本比不了PLC這種IP67類(lèi)的產(chǎn)品。而且就PLC這種能應(yīng)對(duì)工業(yè)惡劣環(huán)境的產(chǎn)品還開(kāi)發(fā)出一套冗余系統(tǒng)。

單片機(jī)的相關(guān)概述

單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)。單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的很好選擇。它很早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。

由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由僅有CPU的處理器芯片發(fā)展而來(lái)。很早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。

INTEL的8080是很早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，當(dāng)時(shí)的單片機(jī)都是8位或4位的。其中成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。盡管2000年以后ARM已經(jīng)發(fā)展出了32位的主頻超過(guò)300M的單片機(jī)，直到現(xiàn)在基于8051的單片機(jī)還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量很多處理器，隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大，單片機(jī)和處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。

現(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電子產(chǎn)品中都含有單片機(jī)。 汽車(chē)上一般配備40多片單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百片單片機(jī)在同時(shí)工作。

單片機(jī)

隨著單片機(jī)系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化、智能化儀器儀表、航空航天等各領(lǐng)域，單片機(jī)系統(tǒng)面臨著電磁干擾(EMI)日益嚴(yán)重的威脅。電磁兼容性(EMC)包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問(wèn)題。如果一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)符合下面三個(gè)條件，則該系統(tǒng)是電磁兼容的：

① 對(duì)其它系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾;

② 對(duì)其它系統(tǒng)的發(fā)射不敏感;

③ 對(duì)系統(tǒng)本身不產(chǎn)生干擾。

假若干擾不能完全消除，但也要使干擾減少到較小。干擾的產(chǎn)生不是直接的(通過(guò)導(dǎo)體、公共阻抗耦合等)，就是間接的(通過(guò)串?dāng)_或輻射耦合)。電磁干擾的產(chǎn)生是通過(guò)導(dǎo)體和通過(guò)輻射，很多電磁發(fā)射源，如光照、繼電器、DC電機(jī)和日光燈都可引起干擾;AC電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統(tǒng)的內(nèi)部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號(hào)。在高速單片機(jī)系統(tǒng)中，時(shí)鐘電路通常是寬帶噪聲的很大產(chǎn)生源，這些電路可產(chǎn)生高達(dá)300 MHz的諧波失真，在系統(tǒng)中應(yīng)該把它們?nèi)サ?。另外，在單片機(jī)系統(tǒng)中，很容易受影響的是復(fù)位線、中斷線和控制線。

什么是單片機(jī)

單片機(jī)的本質(zhì)是一種計(jì)算機(jī)。那什么是計(jì)算機(jī)？計(jì)算機(jī)就是一個(gè)硬件上包含了CPU、內(nèi)存和一定外設(shè)（IO引腳、網(wǎng)口、I2C接口、串口等），并且可以運(yùn)行一定的程序的電子系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)有很多種。大的如超算，幾間房那么大。小的如個(gè)人電腦臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦大家都很熟，再小的如平板和手機(jī)，這些都是計(jì)算機(jī)。再小的如智能手表也是計(jì)算機(jī)。只要符合上面定義，硬件上有以CPU為首的幾大件，軟件上能運(yùn)行程序他就是計(jì)算機(jī)。而單片機(jī)是一種計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)就是“單片”。