基于A(yíng)T89C51單片機的微型可編程控制器

摘 要：介紹用AT89C51單片機構成微型可編程控制器PLC的設計思路、系統硬件配置和軟件設計方法，最后給出此微型可編程控制器在水塔水位控制中應用的實(shí)例。

關(guān)鍵詞：PLC 單片機 掃描 控制

可編程控制器PC(Programmable Controller)，為與個(gè)人計算機PC(Personal Computer)相區別，可簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC。它是按照成熟而有效的繼電控制概念和設計思想，用先進(jìn)的單片機技術(shù)來(lái)實(shí)現I/O的實(shí)時(shí)檢測和控制，可靠性高，編程簡(jiǎn)單、易學(xué)，因此，得到廣泛應用。

將PLC技術(shù)引進(jìn)電工學(xué)、電力拖動(dòng)課程，是課程建設現代化的重要措施。在教學(xué)經(jīng)費相對緊張的情況下，我們自己動(dòng)手，以AT89C51單片機為核心，設計并研制了LD型微型PLC，應用于繼電控制實(shí)驗，取得了良好的效果。

用單片機構成的PLC，實(shí)際上就是一個(gè)單片機測控系統。用這樣一個(gè)程序控制的計算機系統去執行繼電控制的梯形圖程序，由于繼電控制梯形圖中各被控電器之間是并行關(guān)系，而計算機程序控制中，各被控電器之間在時(shí)間上是串行關(guān)系，二者顯然不協(xié)調。若簡(jiǎn)單地像一般單片機測控系統一樣，對梯形圖各程序行依次實(shí)時(shí)采集輸入端子狀態(tài)，進(jìn)行處理后實(shí)時(shí)輸出，是達不到控制目的的。為此，必須采用一次性采集全部輸入端子狀態(tài)，并將其存入輸入緩沖區。然后，按梯形圖程序行的邏輯關(guān)系，從輸入緩沖區讀取相應輸入端子狀態(tài)，處理后將待輸出的結果存入輸出緩沖區。最后,待梯形圖程序行全部執行完畢，一次性將輸出緩沖區的值輸出到相應的輸出端子，從而完成一個(gè)程序執行周期。如此往復，自動(dòng)進(jìn)行下一輪的采集輸入端子狀態(tài)……。這種工作方式即稱(chēng)為掃描方式，它將串行程序工作和電器并行工作兩種關(guān)系協(xié)調了起來(lái)。另外，單片機執行一條指令的時(shí)間是μs級，執行一個(gè)掃描周期的時(shí)間為幾ms乃至幾十ms。相對于電器的動(dòng)作時(shí)間而言，掃描周期是短暫的，可以認為在一個(gè)掃描周期內輸入端子的狀態(tài)是不變的，而對其狀態(tài)變化的采集和處理也是實(shí)時(shí)的，從而滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)控制的要求。

系統硬件配置以AT89C51(以下簡(jiǎn)稱(chēng)51)單片機為核心，如圖１所示。該單片機有4 KB閃存，不必擴展程序存儲器，其4個(gè)I/O口共32個(gè)I/O引腳，都可供用戶(hù)使用，其中P0.7~0.0，P2.4~2.0共13個(gè)腳經(jīng)光耦隔離后連到相應的輸入端子X(jué)07~X00，X14~X10?？梢杂眯谐涕_(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)、霍耳開(kāi)關(guān)和手動(dòng)按鈕等進(jìn)行輸入。開(kāi)關(guān)接通時(shí)，相應引腳為0，取反后存入輸入緩沖區。

P1.7~1.0共8個(gè)引腳用于輸出控制：P1.i為0時(shí)，相應的PNP管導通，繼電器Ji線(xiàn)圈通電，其觸點(diǎn)Y5i接通，可驅動(dòng)220 V/3 A的負載。