基于AT89C51單片機的微型可編程控制器

程序存儲器選用有SPI接口的X25045芯片。這是帶可編程看門狗和電源監(jiān)控功能的E2PROM，有512字節(jié)，每字節(jié)可擦寫10萬次，數(shù)據(jù)可保存100年。上電時自動提供200 ms高電平復(fù)位脈沖；有三種可編程看門狗周期；電源欠壓，VCC降到轉(zhuǎn)折點時，自動提供復(fù)位脈沖。E2PROM采用三線總線的串行外設(shè)接口SPI，既節(jié)省了I/O口線和電路板空間，又降低了系統(tǒng)成本。因此，該芯片是性價比極好的組合芯片。

軟件設(shè)計分為PC機梯形圖匯編程序編譯軟件和51單片機軟件兩部分。前者用IBM-PC匯編語言編寫，我們稱之為PLC編譯軟件。本機中我們自己設(shè)計了一套TD型PLC的梯形圖匯編語言指令系統(tǒng)，有LD/LDI、AN/ANI、OR/ORI、TM/TMI、CN/CNI、MA/MAI、OUT、JP/JE和END等16條基本指令和X00~07、X10~14、Y00~07、CN0~1、TM00~07、MA00~07、10~17等器件。用它們來描述繼電器梯形圖，即設(shè)計梯形圖匯編程序。用全屏幕編輯軟件將其輸入到PC機，即建立了源程序文件。然后用PLC編譯軟件將其編譯成PLC目標(biāo)程序文件(OBJ文件)，并經(jīng)串行通信口發(fā)送到單片機，由單片機將其寫入E2PROM。

51單片機軟件由編程軟件和運行軟件組成。編程軟件主要有串行通信和寫E2PROM兩個模塊。此時，須將面版上的手動開關(guān)設(shè)置P2.7=0，單片機即處于編程狀態(tài)。當(dāng)P2.7＝1時，單片機即處于運行狀態(tài)。運行狀態(tài)的程序主要有：

(1)輸入端子采集模塊

該模塊兩次采集P0口和P1口狀態(tài)，結(jié)果全同時為有效，即將其存入輸入緩沖區(qū)，否則重新采集。用軟件濾波的方法，提高了抗干擾能力。

(2)指令分析模塊

該模塊從000H地址開始，依次讀取E2PROM中的字節(jié)內(nèi)容，先讀出操作碼，對其分析后轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理程序；接著讀操作數(shù)，供處理程序操作，從而完成一條梯形圖匯編指令的執(zhí)行。然后再讀取下一條指令的操作碼……。遇到OUT指令時，將待輸出的數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的輸出緩沖區(qū)。

(3)輸出模塊

當(dāng)CPU從E2PROM中讀到END指令的二進制代碼時，表示一次掃描周期結(jié)束，即將輸出緩沖區(qū)的內(nèi)容一次性輸出到P1口，從而完成輸出端子的刷新。

該PLC的應(yīng)用可以用水塔水位控制的例子來說明。

圖2(a)是硬件接線圖，SB1/SB2是啟動/停止按鈕；SAC是水池液位開關(guān)：水浸到時接通，無水時斷開；SAH、SAL分別是水塔的高低液位開關(guān)；M是水泵電機。

圖2(b)是繼電器梯形圖，圖2(c)是繼電器匯編程序，即TD型PLC源程序。其中y50是PLC輸出端子，我們將它的軟件觸點y50作為水位上升或下降的標(biāo)志：y50＝0，表示電機已停，水位下降，此時SAL雖已接通，但電機不動作；y50＝1，表示電機正在抽水，水位上升，此時SAL接通，電機通電，繼續(xù)抽水，直到高水位。