AVR单片机是1997年由ATMEL公司研宣布的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机能够广泛运用于计算机外部设备、工业实时操控、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个范畴。
AVR的首要特性
高牢靠性、功用强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机功用的重要目标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。
前期单片机首要因为工艺及规划水平不高、功耗高和抗干扰功用差等原因，所以采纳保险计划：即选用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，履行速度慢。今后的 CMOS单片机尽管选用进步时钟频率和缩小分频系数等办法，但这种状况并未被完全改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)面世,但仍然沿用对时钟分频的作法。
AVR单片机的推出，完全打破这种旧规划格式，废除了机器周期，扔掉杂乱指令计算机(CISC)寻求指令齐备的做法；选用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰厚的操作数与操作码安排在一字之中(指令会集占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，完结流水作业，故可高速履行指令。当然这种速度上的升跃，是以高牢靠性为其后台的。
AVR单片机硬件结构采纳8位机与16位机的折中战略，即选用部分寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的计划(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应操控逻辑)。进步了指令履行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶颈现象，增强了功用；一起又削减了对外设办理的开支，相对简化了硬件结构，下降了本钱。故AVR单片机在软/硬件开支、速度、功用和本钱诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。
AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写便利，支撑ISP和IAP，便于产品的调试、开发、出产、更新。内嵌长寿命的EEProm可长时刻保存要害数据，防止断电丢掉。片内大容量的RAM不仅能满意一般场合的运用，一起也更有用的支撑运用高档言语开发体系程序,并可像MCS-51单片机那样扩展外部 RAM。
AVR单片机的I/O线悉数带可设置的上拉电阻、可独自设定为输入/输出、可设定（初始）高阻输入、驱动才能强（可省去功率驱动器材）等特性，使的得I/O口资源灵敏、功用强大、可充分运用。
AVR单片机片内具有多种独立的时钟分频器，别离供URAT、I2C、SPI运用。其间与8/16位守时器合作的具有多达10 位的预分频器，可通过软件设定分频系数供给多种层次的守时时刻。AVR单片机独有的“以守时器/计数器（单）双向计数构成三角波，再与输出比较匹配寄存器合作，生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的规划办法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。
增强性的高速同/异步串口，具有硬件发生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接纳缓冲、波特率主动调整定位（接纳时）、屏蔽数据帧等功用，进步了通讯的牢靠性，便利程序编写，更便于组成分布式网络和完结多机通讯体系的杂乱运用，串口功用大大超越MCS-51/96单片机的串口，加之AVR单片机高速，中止服务时刻短，故可完结高波特率通讯。
面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI与I2C接口兼容，具有ACK信号硬件发送与辨认、地址辨认、总线裁定等功用，能完结主/从机的收/发悉数4种组合的多机通讯。SPI支撑主/从机等4种组合的多机通讯。
AVR单片机有主动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD，多个复位源(主动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位)，可设置的发动后延时运转程序，增强了嵌入式体系的牢靠性。
AVR单片机具有多种省电休眠形式，且可宽电压运转（5-2.7V），抗干扰才能强，可下降一般8位机中的软件抗干扰规划工作量和硬件的运用量。
AVR单片机技能表现了单片机集多种器材(包含FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWI、SPI、A/D模数转化器、守时器/计数器等)和多种功用(增强牢靠性的复位体系、下降功耗抗干扰的休眠形式、种类多类别全的中止体系、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功用的守时器/计数器、具替换功用的I/O端口…… )于一身，充分表现了单片机技能的从“片自为战”向“片上体系SoC”过渡的开展方向。
PLC即可编程操控器，（Programmable logic Controller）,
是指以计算机技能为根底的新式工业操控设备。在1987年世界电工委员会（International Electrical Committee）公布的PLC规范草案中对PLC做了如下界说：
“PLC是一种专门为在工业环境下运用而规划的数字运算操作的电子设备。它选用能够编制程序的存储器，用来在其内部存储履行逻辑运算、次序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，操控各种类型的机械或出产进程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业操控体系构成一个全体，易于扩展其功用的准则而规划。”
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PLC的特色
2.1牢靠性高，抗干扰才能强
高牢靠性是电气操控设备的要害功用。PLC因为选用现代大规划集成电路技能，选用严厉的出产工艺制作，内部电路采纳了先进的抗干扰技能，具有很高的牢靠性。例如三菱公司出产的F系列PLC均匀无毛病时刻高达30万小时。一些运用冗余CPU的PLC的均匀无毛病工作时刻则更长。从PLC的机外电路来说，运用PLC构成操控体系，和平等规划的继电接触器体系比较，电气接线及开关接点已削减到数百乃至数千分之一，毛病也就大大下降。此外，PLC带有硬件毛病自我检测功用，呈现毛病时可及时宣布警报信息。在运用软件中，运用者还能够编入外围器材的毛病自确诊程序，使体系中除PLC以外的电路及设备也取得毛病自确诊保护。这样，整个体系具有极高的牢靠性也就不奇怪了。
2.2配套完全，功用完善，适用性强
PLC开展到今日，现已构成了大、中、小各种规划的系列化产品。能够用于各种规划的工业操控场合。除了逻辑处理功用以外，现代PLC大多具有完善的数据运算才能，可用于各种数字操控范畴。近年来PLC的功用单元很多呈现，使PLC浸透到了方位操控、温度操控、CNC等各种工业操控中。加上PLC通讯才能的增强及人机界面技能的开展，运用PLC组成各种操控体系变得十分简略。
2.3易学易用，深受工程技能人员欢迎
PLC作为通用工业操控计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口简略，编程言语易于为工程技能人员承受。梯形图言语的图形符号与表达方式和继电器电路图适当挨近，只用PLC的少量开关量逻辑操控指令就能够便利地完结继电器电路的功用。为不了解电子电路、不明白计算机原理和汇编言语的人运用计算机从事工业操控打开了便利之门。
2.4体系的规划、制作工作量小，保护便利，简略改造
PLC用存储逻辑替代接线逻辑，大大削减了操控设备外部的接线，使操控体系规划及制作的周期大为缩短，一起保护也变得简略起来。更重要的是使同一设备通过改动程序改动出产进程成为可能。这很合适多种类、小批量的出产场合。
2.5体积小，分量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的种类底部尺度小于100mm，分量小于150g，功耗仅数瓦。因为体积小很简略装入机械内部，是完结机电一体化的抱负操控设备。
3. PLC的运用范畴
现在，PLC在国内外已广泛运用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制作、轿车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个职业，运用状况大致可概括为如下几类。
3.1开关量的逻辑操控
这是PLC最基本、最广泛的运用范畴，它替代传统的继电器电路，完结逻辑操控、次序操控，既可用于单台设备的操控，也可用于多机群控及主动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装出产线、电镀流水线等。
3.2模拟量操控
在工业出产进程傍边，有许多接连改变的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程操控器处理模拟量，有必要完结模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转化及D/A转化。PLC厂家都出产配套的A/D和D/A转化模块，使可编程操控器用于模拟量操控。
3.3运动操控
PLC能够用于圆周运动或直线运动的操控。从操控组织装备来说，前期直接用于开关量I/O模块衔接方位传感器和履行组织，现在一般运用专用的运动操控模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴方位操控模块。世界上各首要PLC厂家的产品简直都有运动操控功用，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
3.4进程操控
进程操控是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环操控。作为工业操控计算机，PLC能编制林林总总的操控算法程序，完结闭环操控。PID调理是一般闭环操控体系中用得较多的调理办法。大中型PLC都有PID模块，现在许多小型PLC也具有此功用模块。PID处理一般是运转专用的PID子程序。进程操控在冶金、化工、热处理、锅炉操控等场合有十分广泛的运用。
3.5数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转化、排序、查表、位操作等功用，能够完结数据的收集、剖析及处理。这些数据能够与存储在存储器中的参考值比较，完结必定的操控操作，也能够运用通讯功用传送到其他智能设备，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型操控体系，如无人操控的柔性制作体系；也可用于进程操控体系，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型操控体系。
3.6通讯及联网
PLC通讯含PLC间的通讯及PLC与其它智能设备间的通讯。跟着计算机操控的开展，工厂主动化网络开展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通讯功用，纷繁推出各自的网络体系。新近出产的PLC都具有通讯接口，通讯十分便利。
4. PLC的国内外状况
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研发的。限于其时的元器材条件及计算机开展水平，前期的PLC首要由分立元件和中小规划集成电路组成，能够完结简略的逻辑操控及守时、计数功用。20世纪70年代初呈现了微处理器。人们很快将其引入可编程操控器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功用，完结了真实具有计算机特征的工业操控设备。为了便利了解继电器、接触器体系的工程技能人员运用，可编程操控器选用和继电器电路图相似的梯形图作为首要编程言语，并将参与运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此刻的PLC为微机技能和继电器惯例操控概念相结合的产品。
20世纪70年代中晚期，可编程操控器进入实用化开展阶段，计算机技能已全面引入可编程操控器中，使其功用发生了腾跃。更高的运算速度、超小型体积、更牢靠的工业抗干扰规划、模拟量运算、PID功用及极高的性价比奠定了它在现代工业中的位置。20世纪80年代初，可编程操控器在先进工业国家中已取得广泛运用。这个时期可编程操控器开展的特色是大规划、高速度、高功用、产品系列化。这个阶段的另一个特色是世界上出产可编程操控器的国家日益增多，产值日益上升。这标志着可编程操控器已步入老练阶段。
20世纪晚期，可编程操控器的开展特色是愈加习惯于现代工业的需求。从操控规划上来说，这个时期开展了大型机和超小型机；从操控才能上来说，诞生了林林总总的特别功用单元，用于压力、温度、转速、位移等林林总总的操控场合；从产品的配套才能来说，出产了各种人机界面单元、通讯单元，使运用可编程操控器的工业操控设备的配套愈加简略。现在，可编程操控器在机械制作、石油化工、冶金钢铁、轿车、轻工业等范畴的运用都得到了长足的开展。
我国可编程操控器的引入、运用、研发、出产是伴跟着改革开放开端的。开始是在引入设备中很多运用了可编程操控器。接下来在各种企业的出产设备及产品中不断扩大了PLC的运用。现在，我国自己已能够出产中小型可编程操控器。上海东屋电气有限公司出产的CF系列、杭州机床电器厂出产的DKK及D系列、大连组合机床研究所出产的S系列、姑苏电子计算机厂出产的YZ系列等多种产品已具有了必定的规划并在工业产品中取得了运用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较闻名的PLC出产厂家。能够预期，跟着我国现代化进程的深化，PLC在我国将有更宽广的运用六合。
5. PLC未来展望
21世纪，PLC会有更大的开展。从技能上看，计算机技能的新效果会更多地运用于可编程操控器的规划和制作上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的种类呈现；从产品规划上看，会进一步向超小型及超大型方向开展；从产品的配套性上看，产品的种类会更丰厚、标准更完全，完美的人机界面、齐备的通讯设备会更好地习惯各种工业操控场合的需求；从市场上看，各国各自出产多种类产品的状况会跟着世界竞争的加重而打破，会呈现少量几个品牌独占世界市场的局势，会呈现世界通用的编程言语；从网络的开展状况来看，可编程操控器和其它工业操控计算机组网构成大型的操控体系是可编程操控器技能的开展方向。现在的计算机集散操控体系DCS（Distributed
Control
System）中已有很多的可编程操控器运用。伴跟着计算机网络的开展，可编程操控器作为主动化操控网络和世界通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的很多范畴发挥越来越大的效果。
