PLC单片机嵌入式系统毕业论文.doc
毕业论文格式模板word
毕业论文格式模板word 论文封面编号：北京手机调查报告学院毕业调查报告题目:基于单片机的交通灯控制系统系别：班级：姓名：学号：指导教师：2019*07*01*开题报告编号：系: 专业: 班级:学生姓名学号指导教师课题名称一、课题概况（选题的背景和意义）二、课题内容（选题想说明什么主要问题，结论是什么，在开题报告中要作为研究的基本内容给予粗略的，但必须是清楚的介绍。
研究基本内容可以分几部分介绍。
）三、课题工作进度安排（课题研究工作的步骤和进度也就是课题研究在时间和顺序上的安排。
）四、参考文献资料（要求至少查阅6 篇以上正式刊物的文献资料）五、指导教师意见论文任务编号：北京手机市场调查报告学院毕业设计（论文）任务书课题名称：浅谈基于单片机控制的交通灯系统系别：专业：教研室：指导教师：学生姓名：学号：2019年07月01日一、设计（论文）内容：二、设计（论文）的主要技术指标：三、具体要求四、主要参考文献的范围：五、其他需要说明的事项:论文正文目录第一章前言 ......................................................... 3 第二章单片机概述 ................................................ 4 2.1单片机的定义 .................................................... 4 2.2单片机的发展方向 ............................................ 5 2.3单片机的应用 .................................................... 5 2.4 MCS-51 简介 ....................................................... 6 第三章单片机交通灯控制 ............................................... 7 3.1硬件电路 ........................................................... 7 3.1.1芯片选用 ......................................................... 7 3.1 . 2硬件电路图 . (7)3.2软件设计 ................................................ 8 3.2 . 1每秒钟的设定 ........................................... 8 3.2 . 2计数器初值计算 ........................................... 8 3.2 . 3综合计算 .......................................... 8 3.2 . 4设定一秒的方法 ........................................... 8 3.2 . 5程序设计 .......................................... 8 3.3软件延时 . (9)3.4时间及信号灯显示 ........................................... 9 3.5程序 .. (13)参考文献第四章总结 ..........................................................12 1314致谢第一章前言城市交通是保持城市活力最主要的基础设施，是城市生活的动脉，制约着城市经济的发展。
毕业设计(论文)-基于51单片机的电梯智能控制系统设计
摘要在现代电梯智能控制系统大多采用PLC智能控制，PLC具有稳定的多I/O 口输出控制，容易操作与调试，易于远程操作及监控等优点，但PLC造价高，市场上一般16点的PLC造价就至少上百元，而大多进口的西门子，欧姆龙系列就不用说了，故在小系统中，采用PLC控制不太合适。
本系统采用AT89C51进行智能控制，成本超低，但性能亦很稳定，并具有系统崩溃自锁功能，整体性能比利用PLC更优惠。
关键字：AT89C51，电机控制，24c02目录摘要 (1)目录 (2)一系统设计方案 (3)1.单片机控制系统总体框图 (3)2.电机驱动系统设计框图 (3)二元器件简介 (4)1.AT89C51的单片机简介 (4)（1）主要特性 (5)（2）管脚说明 (5)（3）振荡器特性 (8)（4）芯片擦除 (8)2.存储器24c02 (9)三电梯智能控制系统设计 (13)1.硬件电路设计 (13)（1）单片机最小系统 (13)（2）继电器控制电路的设计 (14)（3）红外检测系统 (14)（4）系统供电电源 (15)2.系统软件设计 (15)（1）软件介绍 (15)（2）程序流程图 (15)（3）程序清单 (16)四调试过程 (17)1.检测AT89C51运行否 (17)2.红外检测测试 (17)总结 (18)参考文献 (19)一系统设计方案1.单片机控制系统总体框图2.电机驱动系统设计框图二元器件简介1.AT89C51的单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
毕业设计(论文)-基于PLC实现的水温控制
基于PLC实现的水温控制XXX（陕西理工学院电气工程系自动化专业，2007级2班，陕西汉中723003）指导教师：XXX[摘要]针对工农业生产中现有的水温控制系统可靠性低、控制精度差、成本高等缺点。
我们利用三菱FX0N60-MR型PLC构建了一个水温控制系统对这一问题进行了研究。
在整个控制系统中以电阻炉作为被控对象，以水温为被控变量，以三菱FX0N60-MR型PLC为控制器，输入部分外加光电耦合器，并用按键和数码管构建了人机接口设置目标温度；控制算法的选择经过对模糊控制和PID算法的实验对比，最终选择采用PID。
PLC程序利用梯形图编程语言进行编写。
在系统搭建完成后我们利用试凑法，通过大量实验对PID控制器的参数进行了优化，进过测试系统能够达到设计要求。
除此之外该系统还具有硬件结构简单、系统可靠性高、制作成本低廉、控制器参数易于调试等优点。
能够利用小型PLC实现对水温较高精度的控制。
[关键词]PLC 温度控制PIDPLC-based temperature control to achieveLiao zhong lin(Grade 07,Class2,Major Automation，Department of Electrical Engineering，Shaanxi University ofTechnology，Hanzhong 723003，Shaanxi)Tutor: Liu pei[Abstract] According to the existing water temperature in the industry and agriculture production control system reliability, low cost, high control precision poor shortcomings. We use mitsubishi FX0N60-MR type PLC has constructed a water temperature control system for this problem is studied. In the whole control system to resistance furnace as controlled object to water temperature as controlled variables, the mitsubishi FX0N60-MR type PLC as the controller, input part plus photoelectric couplers, buttons and digital tube and constructing the man-machine interface set target temperature; The choice of control algorithm based on fuzzy control and PID algorithm experimental, finally choosing PID. PLC program use ladder diagram programming language to write. After the completion of the structures in the system we use trail-and-error, through a large number of experiments of PID controller parameters are optimized, the test system can meet the design requirements. Besides this system also has the hardware structure is simple, system reliability high, production cost is low, and the controller parameters is easy to debug, etc. Can use small PLC to control the water temperature higher accuracy.[Key words] PLC temperature control PID目录绪论 (1)1．设计方案的论证 (2)1.1PLC的选型 (2)1.1.1常用PLC的特点比较 (2)1.1.2本设计PLC的选型 (3)1.2控制方案的选择 (3)1.2.1采用模糊控制的温度控制 (3)1.2.2采用PID算法的温度控制 (3)1.2.3 控制方案的选择 (4)2．硬件电路的设计 (5)2.1PLC硬件资源分配设计 (5)2.2温度传感器 (8)2.2.1 利用温度变送器采集 (8)2.2.2 利用DS18B20采集 (8)2.3输入部分电路设计 (10)2.3.1 设置输入部分电路设计 (10)2.3.2 AD转换结果输入部分电路设计 (10)2.4输出部分电路设计 (10)3．系统软件的设计 (13)3.1PLC编程语言简介 (13)3.2输入部分程序设计 (15)3.3显示部分程序 (15)3.4PID运算部分程序设计 (15)4．系统的调试 (19)4.1硬件调试 (19)4.2软件调试 (19)4.1软硬件联合调试 (19)4.3实验数据 (19)参考文献 (20)英语科技文献翻译 (21)附录 (34)附录A：源程序 (34)附录B：元器件清单 (37)附录C：电路总图 (38)附录D：实物图 (39)致谢 (40)绪论温度控制系统在各行各业的应用虽然很广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高。
面对C8051F单片机的嵌入式PLC系统设计分析
网２
该 电 路 图中要 注 意 的是要 在５ ｌ光 耦 下端 加一 个 非 门 ，这样 Ｖ￣ Ｉ
做 能使 得 单 片机更 好 的 与５ 系 统相 接 ，该 非 门对信 号 输 出不 带来 Ｖ 影响。
３ Ｃ ０ １ 系列单片机的嵌入式Ｐ Ｃ ８ ５ Ｆ Ｌ 系统中 的主要软件设计
１１ ． Ｃ８ ５ ０ ０ ０ １ ２ 的概 述 Ｆ
Ｃ ０ ｌ 系 列 单 片机 是 由美 国开 发 研 究 出 来 的 ，较 之 之 前 的 ８５ Ｆ 单 片机 ，最新 的一 个特 点就 是 ，该 系 列单 片 机 可 以与５ 系 列单 片 １ 机 内核 兼 容 。 这 就 能解 决 不 少 兼 容 上 存 在 的 问题 。 除此 之 外 ， Ｃ ０ １系 列单 片机还 具有 以下这 几个 新特 点 。 ８ ５Ｆ １ Ｃ ０ １系列单 片机 增加 了 中断源 。原 先的单 片机 的 中断源 ） ８５ Ｆ 只有 ７ ，而 Ｃ ０ １ 系列单 片机 有２ 个 中断源 ，这 就使得 大量 的数 个 ８ ５Ｆ ２ 据 可 以尽 快 得 到处 理 ，而 且在 每 一个 中断 处理 时都 不 需要 太 多 的 ＣＵ Ｐ 干预 ，使 得执 行任 务的效 率增 大 ，而且 还 比较 节能 。 ２）集 成 的模 拟 资 源 更 为丰 富 。之 前 的单 片机 可 以 对 模 拟信 号 进 行 采 集 转 换 ，大 部分 Ｃ ０ 系列 单 片机 在 这 个 基 础 上进 行 ８ ５ １ Ｆ 了改 善 ，可 以对多 路 的模 拟信 号 采 集转 换 ，因为它 有 单个 和 两 个 Ａ Ｃ Ｄ 采 集 的 信息 具 有准 确度 高 ，速 率快 等优 点 。 这也 就使 Ｄ 。Ａ Ｃ 得 采集 出 的各路 信息 不失 真 。 ３） 之 以往 的单 片机 ，该系 列单 片 机在外 部接 口的方 面也 有 较 了改 善 ，设 置 更 为 丰富 的设 备 接 口。例 如说 根据 人们 的需 要设 置 了Ｓ Ｉ Ｉ Ｐ ，Ｌ Ｎ，Ｕ Ｂ Ｓ 等接 口 ，方便 了人 们 的使 用 ，也 是 芯 片 就 是 Ｃ ０ Ｉ 单 片机 ，它 主 要 的 ８ ５Ｆ 功能 就 是 跟外 围 的 电路相 结 合 ，然 后进 行 数 字 和模 拟量 的输 人 输
单片机毕业设计(论文)
西南交通大学本科毕业设计（论文）基于单片机的多通道数据监测系统A multi-channel data detection system based onMCU年级:学号:姓名:专业:机械电子工程指导老师:2014 年8 月院系机械工程学院专业机械电子工程年级 2010级姓名题目基于单片机的多通道数据监测系统指导教师评语指导教师 (签章)评阅人评语评阅人 (签章) 成绩答辩委员会主任 (签章)年月日毕业设计（论文）任务书班级茅机学生姓名学号 20101426 发题日期： 2014 年 3 月 5 日完成日期： 6 月 10 日题目基于单片机的多通道数据监测系统1、本论文的目的、意义温度压力液位流量是工业自动化常见控制参量，实现其监测与控制是基础性工作，也是机械电子工程专业学生必须掌握的基础内容。
本课题要求学生综合利用所学知识，培养动手能力，在前人工作基础上，改进完善，实现多通道模拟工业温度压力液位信号采集和处理显示，实现上下限报警和电磁继电器和开关通断控制。
该课题对于机电测控实验中心完善实验建设具备价值。
2、学生应完成的任务（1）查阅收集资料、熟悉设计原始资料、完成相关不少于10000个字符的外文资料翻译。
（2）完成毕业实习调研以及实习报告的撰写。
（3）现有温度压力液位流量监测与控制系统调研和资料搜集。
（4）多路参量监测与控制系统方案设计。
（5）接口电路板制作和加工。
（6）实验程序设计与调试。
（7）完整程序和实物一套。
（8）整理完成不少于24000字的毕业论文。
3、论文各部分内容及时间分配：（共 12 周）第一部分调研准备和资料搜集（2周）第二部分方案设计和元器件采购（2周）第三部分硬件制作（3周）第四部分软件调试（3周）第五部分系统集成，撰写毕业论文（1周）评阅及答辩评阅答辩（1周）备注指导教师：年月日审批人：年月日摘要随着电子计算机信息技术的不断发展和完善，采用单片机实现的数据采集系统的应用越来越多。
基于单片机的PLC设计与实现毕业设计论文
1 引言1.1 课题研究的目的和意义基于单片机的PLC设计与实现课题的研究是依据应用开发中的实际要求提出来的。
当我们设计机电一体化产品或从事自动化装置设计时，常常会遇到要求设计出成本极低，同时能完成较为复杂的逻辑控制的控制器的问题。
可编程序控制器以其可靠性能高、编程简单易学、维护方便等优点而广泛应用于工业控制中;单片机具备功能多、结构紧凑、价格便宜等特点,在工业控制中也得到了广泛的应用。
PLC和单片机有机地结合,就可实现单片机与PLC之间优势互补,在工业控制中可发挥更大的作用[1]，不仅可大大简化单片机系统的研制时间，实现复杂的逻辑控制，性能得到保障，效益也就有保证。
PLC的突出优点是可靠性高、接口类型丰富、能适应各种复杂恶劣的工业环境，另外PLC采用面向过程的编程语言，编程简单直观，易学易懂，使用灵活方便，工程技术人员经过短期学习即能上手。
同时也有不少缺点：有限的内存，编程优化调试比较困难；产品多为进口，价格昂贵；针对性比较差。
特别是当控制不太复杂的逻辑功能，控制量不太大，控制要求不高同时环境条件尚佳时，它的优势就不能完全发挥出来，而且会提高系统的成本。
鉴此，根据可编程序控制器的实现原理和工作方式，设计小型的PLC控制系统有很大的实际意义。
本论文借鉴PLC的实现方式和运行原理，利用性价比比较高的AT89S52单片机设计了了一种小型PLC。
1.2课题研究背景近些年来,随着社会的迅速发展,科技的快速进步,可编程控制器(PLC)技术的发展显得异常迅猛,PLC技术在国内外已经广泛的应用于钢铁业、石油业、化工业、电力业、建材业、机械设计制造业、汽车业、轻纺业、交通运输业、环保业等诸多领域[2]。
目前PLC市场主要有美系、欧系、日系三大产系，200多家公司生产制造，其中都是三大产系为主的公司，我国的PLC的研究与生产比较晚，但是通过引进国外先进技术，消化并吸收，近年来，我国的PLC市场发展的很快，市场前景被十分看好。
探讨PLC与单片机之间的串行通信实现
探讨PLC与单片机之间的串行通信实现PLC (可编程逻辑控制器) 和单片机是现代自动化控制系统中常用的两种设备。
PLC 主要用于工业自动化控制，而单片机则常用于嵌入式系统和小型控制器中。
在某些应用中，PLC 和单片机之间的数据交换是必要的。
这可以通过串行通信实现。
串行通信是一种在两个设备之间传输数据的方式，通过一根线路逐位地传输数据。
常见的串行通信协议包括 RS232、RS485、Modbus 等。
需要确定 PLC 和单片机之间的物理接口。
通常情况下，PLC 和单片机使用 RS485 接口进行通信。
RS485 是一种高速、远距离传输的串行通信协议，适用于工业环境。
PLC 和单片机分别连接到一个 RS485 转换器，将信号转换为串行通信所需的电平和协议。
在 PLC 端，需要编写一个通信模块，用于接收和发送数据。
该模块可以通过 PLC 的编程软件进行开发。
通常，PLC 支持多种编程语言，如 Ladder Diagram (梯形图)，Structured Text (结构化文本)等。
在通信模块中，需要使用特定的指令来配置和控制串行通信。
在单片机端，也需要编写一个串行通信的程序。
通常情况下，单片机可以使用 C 语言来开发。
程序包括设置串行通信的参数，如波特率、数据位、停止位等，以及接收和发送数据的函数。
在数据传输过程中，需要协商好数据格式和通信协议。
数据格式指定了数据的组织形式，如字节顺序、数据类型等。
通信协议则定义了数据的传输方式和规则。
常见的通信协议包括 Modbus、Profibus、CAN 等。
在 PLC 和单片机之间，需要约定好使用的通信协议，并编写相应的程序来实现数据的传输和解析。
除了硬件和软件的设置外，还需要注意一些通信过程中的问题。
PLC 和单片机之间的通信速度应该相匹配，以避免数据丢失或溢出。
需要确保通信连接的稳定性和可靠性，例如使用合适的电缆连接、地线和屏蔽等。
PLC 和单片机之间的串行通信是现代自动化控制系统中常见的需求之一。
单片机与嵌入式系统
汇报人：XX 20XX-01-26
contents
目录
• 绪论 • 单片机基本原理与结构 • 嵌入式系统基础 • 单片机与嵌入式系统开发工具 • 典型应用案例分析 • 实验项目指导
01
绪论
单片机与嵌入式系统概述
01
单片机定义
单片机是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等集成在
制器、工业机器人等。
医疗设备
基于单片机和嵌入式系统的医 疗设备如心电图机、血压计等 ，具有高精度、高可靠性等特 点。
智能交通
单片机和嵌入式系统在智能交 通领域应用广泛，如交通信号 灯控制、车载电子设备等。
物联网
物联网领域大量采用单片机和 嵌入式系统技术，如智能家居
、智能城市等。
06
实验项目指导
实验一：单片机最小系统搭建与测试
C语言
可移植性好，适用于底层硬件操作，是单片 机编程的主流语言。
Python等高级语言
开发效率高，易于学习和使用，但执行效率 相对较低。
调试技巧与故障排除方法
使用断点
在关键代码处设置断点，方便单步执行和查看变量值。
观察寄存器值
通过查看寄存器值了解程序运行状态。
调试技巧与故障排除方法
• 使用串口通信：通过串口将调试信息输出到电脑 端进行分析。
的正确性。
实验四：综合项目设计与实践
01
02
03
04
确定项目需求
根据项目实际需求，确定单片 机系统的功能需求和性能指标
。
设计系统方案
根据项目需求，设计合理的单 片机系统方案，包括硬件电路
设计和软件程序设计。
实现系统功能
按照设计方案，搭建硬件电路 、编写软件程序，实现单片机
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PLC单片机嵌入式系统毕业论文目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 课题的提出 (1)1.2 课题研究的意义 (1)1.3 课题研究的内容 (2)1.4 本章小结 (3)第2章总体设计 (4)2.1 硬件总体设计 (4)2.1.1 硬件需求分析 (4)2.1.2硬件设计方案 (5)2.2 软件总体设计 (6)2.2.1上位机软件需求分析 (7)2.2.2上位机软件总体设计 (7)2.2.3下位机软件需求分析 (8)2.2.4下位机软件设计方案 (10)2.3 本章小结 (10)第3章硬件设计与实现 (11)3.1单片机ADuC841及其必需的外接电路 (11)3.1.1晶振电路 (13)3.1.2复位电路 (13)3.1.3电源电路 (13)3.1.4 24位地址总线及系统扩展的寻址方法 (14)3.2 外部数据存储器接口电路 (14)3.2.1 DS1486芯片简介 (15)3.2.2外部存储器接口电路 (15)3.3 通信接口电路 (16)3.4 数字量I/O模块 (17)3.4.1数字I/O扩展 (17)3.4.2数字量输入端口电路 (18)3.4.3数字量输出端口电路 (18)3.5 模拟量I/O模块 (19)3.5.1 ADuC841片上模拟接口 (19)3.5.2 ADC输入接口电路 (20)3.5.3 DAC输出接口电路 (21)3.6 人机界面模块 (21)3.6.1 LCD接口电路 (22)3.6.2薄膜键盘 (23)3.7 控制器技术规格 (23)3.8 硬件设计方案的特色 (24)3.9 本章小结 (25)第4章上位机软件设计与实现 (26)4.1 文本处理程序 (26)4.1.1预处理器 (26)4.1.2词法分析器 (27)4.2 指令编码 (29)4.2.1编码规则 (29)4.2.2编码器实现 (31)4.3 串口通信程序 (33)4.3.1 LabVIEW与串口通信 (33)4.3.2串口通信程序设计 (34)4.4 上位机软件设计方案的特点 (34)4.5 本章小结 (35)第5章下位机软件设计与实现 (36)5.1 嵌入式软件的开发方式 (36)5.1.1嵌入式软件的特点 (36)5.1.2交叉开发方法 (36)5.1.3开发工具介绍 (37)5.2下位机软件结构 (38)5.2.1软件设计方法 (38)5.2.2软件功能描述 (38)5.2.3任务划分 (39)5.2.4嵌入式实时操作系统RTX51 TINY的移植 (41)5.3下位机任务的实现 (42)5.3.1 PLC功能存储区的映射及I/O读写 (42)5.3.2 LCD显示任务 (45)5.3.3看门狗任务 (45)5.3.4串口通信任务 (46)5.3.5读写外部RAM任务 (46)5.3.6按键处理任务 (48)5.4 PLC指令解释任务的实现 (48)5.4.1 PLC指令解释原理 (49)5.4.2标准触点指令的实现 (50)5.4.3与堆栈有关的指令的实现 (51)5.4.4立即触点指令的实现 (52)5.4.5跳变触点指令的实现 (52)5.4.6输出指令与其它指令 (53)5.4.7定时器指令的实现 (53)5.4.8计数器指令的实现 (55)5.4.9程序跳转指令的实现 (55)5.5 下位机软件的特色 (56)5.6 本章小结 (57)总结 (58)致谢 (59)参考文献 (60)第1章绪论1.1 课题的提出可编程逻辑控制器（PLC），又称为可编程控制器（PC），是为工业控制特别设计的一种专用计算机。
它易于设置和编程，运行可预估，甚至在恶劣的生产环境下还可以保持正常工作，广泛应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，成为应用场合最多的工业控制装置。
在所有的PLC种类中，微型PLC是占有市场份额最大的一种。
微型PLC 是指I/O点数少于64点的PLC，这一类PLC主要应用于单台设备的控制，在纺织机械、数控机床、塑料加工机械等设备上运用广泛。
我国PLC市场大部分被欧美，日韩等发达国家产品所占领，国产化率很低。
这主要是由于PLC的核心CPU模块被发达国家垄断。
近几年来，随着微控制器技术的发展，高性能单片机层出不穷，功能日益强大，由于产量的大幅增加成本也不断降低，使我们可以考虑使用现成的高性能单片机作为CPU 模块来研发具有自主知识产权的PLC。
由于微型PLC的研发相对比较容易，且应用最为广泛，因此我们可以考虑从微型PLC入手，设计一个基于单片机的通用控制器，实现微型PLC的精简控制功能。
另一方面，近年来嵌入式技术的发展成果也为本课题的研究提供了便利。
嵌入式技术将软、硬件的开发过程更紧密地结合起来，并将实时操作系统等高级的软件工具引入单片机的程序编制过程中，使得利用单片机能快速地开发比较复杂的软件，而且提升了软件可靠性。
本课题的研究也会将嵌入式开发技术，包括嵌入式实时操作系统工具引入开发过程。
1.2 课题研究的意义设计基于高性能单片机的通用控制器，实现微型PLC的主要控制功能，具有以下几方面的意义：1、实用价值在工业控制中，需要小型控制系统的场合很多,如电梯的升降系统、小型包装机械的控制系统等。
这些应用场合的共有特点是需要控制的点数不多，一般输入输出总和只有20点到40点，而且基本上是以逻辑控制为主。
开发针对这些小型控制系统的通用控制器，具有很强的实用价值和广阔的市场前景。
2、经济价值目前市面上各大PLC厂商都提供微型PLC用于小型控制系统，但它们的价格普遍比较高，最精简型的也在千元以上。
而以单片机为核心开发的小型通用控制器，只需几百元的成本即可实现微型PLC的精简控制功能。
因此开发基于单片机的通用控制器具有较大的成本优势，能实现很好的经济价值。
3、社会价值我国PLC国内市场虽然庞大，但是90％以上的市场份额都被国外品牌占据。
因此，大力发展拥有自主知识产权的PLC，逐步摆脱国内PLC市场被国外厂商垄断的局面，对于推动国内PLC市场的发展具有深远意义。
而要开发自己的PLC，从功能相对最简单的微型PLC入手是一个很好的突破口。
基于上述分析，研究微型PLC的设计与实现是非常有现实意义的。
本文所研究的课题就是在这方面所做的一个尝试，希望能以成本最低的8位微控制器（单片机）来实现微型PLC的基本功能。
1.3 课题研究的内容本课题的主要任务是通过研究PLC系统的工作原理以及PLC编程语言的特点等，采用嵌入式开发技术，设计并实现一个通用的工业控制器，能够实现微型PLC的大多数功能，满足多种工业控制的要求。
该控制器的下位机以ADuC841单片机作为控制芯片，在此硬件平台上设计尽可能多的外围接口电路，以最大限度地实现PLC的功能。
下位机软件用Keil工具采用C语言开发，并引入嵌入式实时操作系统RTX51 TINY，实现多任务的管理，模拟PLC的运行方式，并能够对常用PLC指令进行解释执行。
上位机软件在Windows平台下，用LabVIEW为开发工具，实现对用户程序PLC指令的编码。
1.4 本章小结本章首先介绍了本课题提出的背景、可行性等，然后从三个方面分析了本课题研究的意义，最后指出了课题研究的内容。
第2章总体设计作为一个嵌入式系统，其设计和开发过程分硬件和软件两部分进行。
但硬件和软件的开发又是相互联系、密不可分的。
2.1 硬件总体设计本节通过对针对PLC的体系结构分析系统的硬件需求，结合单片机控制系统的特点，制定基于单片机的通用控制器的硬件总体设计。
2.1.1 硬件需求分析PLC的基本结构主要包括以下几个部分：CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置，如图2-1所示。
本设计的目的是实现一个小型PLC的逻辑控制功能及与上位机进行通讯的功能，在硬件上应具有以下几个必要的模块：1、微控制器包含CPU及其存储器。
存储器包括存放操作系统、驱动程序和应用程序的预编程只读存储器ROM，以及存放用户编写的程序和工作数据的随机访问存储器RAM。
2、开关量输入、输出模块开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备。
3、存储器包括存放操作系统、驱动程序和应用程序的预编程只读存储器ROM，以及存放用户编写的程序和工作数据的随机访问存储器RAM。
4、复位电路包括上电复位、按键复位和看门狗复位，以便在死机或紧急情况下将系统重启，保证系统正常工作。
5、串口通讯模块方便控制器与PC通信，实现数据交换和用户程序的下载。
6、模数转换(A/D)、数模转换(D/A)模块用于模拟量的输入输出控制。
A/D模块将模拟输入转换成数字量，供CPU 处理，D/A模块将控制器中的数字量转换为模拟量电压或电流，再去控制执行机构。
2.1.2硬件设计方案根据前面的需求分析，设计系统的硬件框架如图2-2所示。
ADuC841芯片内部已经集成了ROM、RAM、ISP、A/D和D/A等模块，简化了电路设计。
但是芯片内部RAM容量有限，故增加了外部RAM，即DS1556芯片。
本设计中为了充分利用外部的128K数据RAM和其它功能模块，采用24位地址寻址，由P2口分时输出高8位地址和页地址，最多可寻址16M地址空间。
ADuC841片内还集成了通用串行接口UART，采用5V单电源供电的通信收发器LMS202，实现单片机的TTL电平与PC机的RS-232标准电平之间的转换。
为增加I/O端口数目，采用两片82C55A芯片，扩展出24路数字量输入和24路数字量输出。
加上ADuC841内部集成的8个通道12位A/D模块和两个通道的12位D/A模块，如此丰富的内部资源和外围接口足以取代一般小型PLC的功能。
2.2 软件总体设计本系统的软件包括两大部分：上位机软件和下位机软件。
上位机软件即PLC编程软件，用于在PC上创建、编辑和编译PLC用户程序，并将其发送至下位机。
下位机软件是指固化在控制器内部的软件，包括操作系统和驱动程序、PLC指令解释模块等等，主要完成系统的初始化、PLC指令的分析和解释执行、与上位机通讯等功能。
2.2.1上位机软件需求分析常用的PLC编程语言主要有两种：梯形图和指令表语言。
在单片机中，梯形图和指令表程序都不能直接执行，必须先转化成单片机能识别的编码。
因此本设计中上位机软件的任务就是将指令表程序转化成单片机能识别的编码，而梯形图可以先转换成指令表语言后再进行编码转换。
为了使本系统尽可能通用，采用基于西门子PLC的指令集。
上位机软件的开发主要包含三个方面的任务：1、指令表程序文本处理对指令表程序进行文本处理分为两个步骤：一是预处理，即删除程序文本中的注释行；二是词法分析，将输入文本分解成一个个独立的词法符号。
2、PLC指令的编码对指令进行编码包括两部分：操作符编码和操作数编码。