基于C8051F单片机的嵌入式PLC系统的研究.pdf

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1、万方数据一嵌入式系统!皇皇宴塑些!!里Q!圭蔓兰!堂苎兰塑ControlTheory&Apply基于C8051F单片机的嵌入式PLC系统的研究ResearchonEmbeddedPLCSystemBasedonC8051F中国石油大学(华东)信息与控制工程学院(山东东营257061)高春侠张磊(ChinaUniversityofPetroleum,CollegeofInformationandControlEngineering,DepartmentofElectricEngineering，DongyingShandong257061，China)GaoC

2、hunxiaZhangLei摘要：主要介绍基于C8051F020单片机嵌入式PIE的开发，它以C8051F020为中央处理单元，与数字输入、输出，模拟输入、输出，串行通讯等外围电路共同构成嵌入式PLC的硬件系统，通过对通用PIE的工作原理进行分析，编写系统程序，最终能够解释、执行梯形图程序，实现PIE的循环扫描、数字输入输出、模拟输入输出、定时器等功能。通过介绍这个开发过程，向读者提供一种嵌入式PLC的设计思路。关键词：PLC单片机嵌入式系统嵌入式PL￡Abstract：Thepapermainlyintroducesthedevelopmentofthee

3、mbeddedtypePIEbasedOiltheC8051FD20microprocessorwhichistheCPUoftheembeddedPIE，andthed酾talI／0，analogueI／Oandtheserialcommunicationtogetherconstitutethehardwa地systemofPL￡．ThroughanalyzingtheworkprincipleofthegeneralPIE，designingthesystemprogramtorealizePIEFunctions．ThepapermalIIlypro

4、videsadesignideaofembeddedProgrammableLogicDevicestilr0-shtheintroductionofthedevelopmentprocess．Keywords：PIEMicroprocessorembeddedsystemembeddedtypePLC【中图分类号】TF273【文献标识码】B【文章编号】1000．3886(2009)03—0055．031引言PLC因其自身的优点在自动控制过程中受到广泛的青睐，承担着重要角色。由于PLC的梯形图语言简洁、直观且面向工艺流程的特点，使控制装置中的硬件管理和面向控

5、制流程分离。嵌入式PLC(EmbeddedTypePIE)是指在特定的控制装置中，实现PIE梯形图编程语言的解释、执行，使特定装置在自身专用功能基础上具有PIE的基本功能。与普通PIE相比它具有以下优点：(1)定制性强。扩展灵活以最小系统为中心，可扩展各种功能板。可实现普通PLC不提供或价格昂贵的功能。比如：GPRS、Ethemet、红外遥控和通信等。(2)性价比高可以根据现场需要，去除不使用的功能。节省成本和系统复杂性。本文以C8051F020单片机为控制核心，介绍了一种嵌入式PIE的设计思路。2工作原理2．1C8051F020简介C8051FXXX系列单

6、片机是美国CYGNAL公司推出的一种与5l系列单片机内核兼容的单片机。相比之下其新特点(以C805IF020为例)有：(I)内核采用流水线结构，是单周期指令，速度可达25MIPS(茗E25MHz晶振下)，比普通的5l单片机快lO倍；它的JTAG调试方式支持在系统、全速、非插入调试和编程，且不占用片内资源。(2)片上集成有64kBnASH，4352B内部RAM(256+4kB。可外扩至64kB)、59个I／0口、含有模拟多路选择器、可编程增益放大器12位ADE(速度lOOkb／S)、DAC、3路模拟比较器、内部电压基准等。由于C8051FXXX的高集成度，因而

7、无需外扩ROM、RAM、A／D、D／A、WATCHDOG、可编程I／O口和E2PROM，从而大大简化了外围硬件电路，提高了系统的可靠性。(3)可编程的16位计数器阵列(PCA)有6个捕捉／比较模块和5个通用16位计数器／定时器，这可为多时基系统提供硬件条件。(4)片内集成有2个UART、1个SM(兼容12C)和1个SPI。C805lFXXX集成了CAN总线控制器，可广泛应用于干扰环境非常严重的各种工业现场测控领域。C805lFXXX只需加上CAN总线收发电路就可挂接到CAN通信网络上，因而大大简化了通信系统的设计，提供CAN功能。2．2主控电路以C805IF

8、单片机为主控芯片，配合外围电路可以实现数字量的输入输