(1)单片机
单片机全称为单片微型计算机,是典型的微处理器单元(Microcontroller Unit,MCU),如图 3-70 所示。单片机是一种超大规模集成芯片,主要集成有中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、多种输入输出口(I/O)、定时器/计数器还有中断系统,功能较多的单片机可能还有数字模拟电路(D/A)、模拟数字电路(A/D)等。单片机不是一个简单的逻辑芯片,它是一个***小的微机系统。和计算机相比它只是少了一些外围元件,但是它却拥有体积小、重量轻、成本低和易于开发的众多特点。
单片机的发展速度很快,***开始 Intel 设计出 8080 的单片机,而且当时的单片机主要是 8 位和 4 位的,运算能力比较差。后来 Intel 又设计出了 8051 核心的单片机,获得了很大的成功。在 8051 的基础上又设计出了 MCS51 系列单片机,运算能力强、可靠性好,获得了广泛的应用。到目前为止已经发展出了 32 位单片机,使单片机应用越来越广泛。Intel 公司后来单片机的核心授权给了很多公司,使现在单片机的种类很多,生产的厂家也很多,主要的厂家有 Atmel、STC、MICROCHIP、PHLIPIS 等。
(2)DSP
DSP(图 3-71)是专门的数字信号处理芯片,是伴随着微电子学、数字信号处理技术和计算机技术而出现的高效专用芯片。DSP 在数字信号处理之前把输入的模拟信号转换为数字信号,处理之后又把数字信号变成模拟信号输出。DSP 芯片的体积小、成本低、可靠性高、性能好、易于产品化和扩展,还可方便实现多机分布并行处理。DSP 芯片不仅在机器人控制系统中有广泛应用,在航空航天、工业控制、医疗设备、通信和计算机领域中也有着大量的应用。
随着处理速度和控制技术要求越来越高,现在的 DSP 芯片正朝着低功耗、高速度、多功能和小尺寸的方向发展,DSP 的尺寸和工艺得到了很大的改善。此外,越来越多的 DSP 厂商选择将几个 DSP 芯核、MPU 芯核、专用的处理单元、外围模块和存储模块集成在一块芯片上,形成一个强大的高性能处理芯片,以适应更多重要的场合,一些实时精准测量系统,需要高性能、高可靠性、小尺寸的处理芯片,以达到快速测量和实时控制的目的,如以 DSP 为核心的可编程控制器。未来 DSP 的内核结构会得到快速的发展。多通道结构、超长指令结构、多处理、多线程和可并行操作的超级哈佛总线结构将会不断出现,这样处理器的运算性能和处理速度就会越来越快。
(3)PLC
PLC 是一种专门应用于工业环境的控制设备。PLC 采用可以编程的程序存储器,内部高效的处理器具有专门的逻辑运算、顺序运算、计数和算术运算等操作的指令,通过数字量和模拟量的输入输出控制相应的机械设备和生产设备。
PLC 在工业生产线和机床加工领域应用很广,如工业机器人机械手一般都是由 PLC 控制的。目前的 PLC 种类繁多,但主要是中小型的 PLC,如图 3-72 所示。
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