搜索结果中还有几篇论文，涉及到51单片机上实现PLC逻辑的内容，但那些论文都是摆设，只有很少的IO逻辑，也没有定时器、计数器功能。唉！仅供参考！看来这个PLC系统还是需要自己写一下了！OK！既然决定自己重写，那就开始吧！春节假期期间，我整理了如下ASM51汇编PLC代码： 代码主要结构如下： 1、IO定义部分： 根据所用单片机的IO口数量，可以任意指定I、O口有多少个，哪些引脚是I，哪些是O。本51系统中最多设计了32个I，32个O，占用64位寻址区域。 其实不需要这么多，也可以分配给其他需要的标志位，因为51系统总的可位寻址地址只有128位，需要精心分配。 2.可位寻址的变量定义（包括各种标志位，临时变量寄存器等）目前设计了8个定时器，Timer DN，Timer EN，共16位，8个计数器，计数器复位和计数器DN标志位，共16位，还有4对标志位专用于上升沿和下降沿检测，占用8位，其余用于临时变量，这些地址分配在这个变量定义区中，可以根据需要进行调整。 3.内存规划，包括堆栈区，定时器，计数器，累计值和预置值地址等的设置，目前初步定义8个计数器和8个定时器的当前计数值和预置值，共占用32个内存地址，也可以根据需要进行调整。 51单片机芯片内总共用户可用的内存地址包括堆栈区在内只有128个，除去位寻址区和堆栈区之后，估计可用的地址只有80个左右，但对于小程序来说应该够用了。
不需要增加扩展RAM的成本 4、上电初始化，包括0.01秒微定时器的设定，内存清除，中断的设定。如果要加串口功能也是可以的，51本来就有两个定时器，无非就是额外写一个串口中断服务程序。 5、写微定时器中断服务程序，每0.01秒单片机定时中断执行一次，刷新内存时基标志，提醒主程序相应时间到了。基本时基设计了0.01秒、0.1秒、1秒、10秒、1分、1小时、1天、1星期八个时间标志，其实真的没必要，不过自己写架构也挺好玩的，想设计多少就设计多少，哈哈！ 6、下面是PLC主逻辑，是以连续扫描周期执行的，跟真正的PLC运行结构是一样的。 当然我们的编程就简单多了，没有那么多的功能。而且汇编语言的执行效率比C高，目前可以写出很多1K代码的汇编程序，但是如果用C写然后编译的话就会大很多，而且很多时候无法装在廉价的小单片机里。 7.扫描从定时器计数器的处理开始，如果某个定时器对应的时基标志位被设置，就处理对应的程序，对定时器的状态进行判断和设置，对计数器内存进行累加，对状态进行判断和设置，执行主要逻辑执行部分；对于计数器，主要是判断是否有计数器复位请求以及当前计数值是否等于预置值，并设置对应的标志位。 8.输入扫描，这部分很简单，只要把输入IO口复制到内存相应区域就可以了； 9.正式的逻辑执行：这部分直接基于梯形图行的概念，每一行梯形图行都是一段汇编代码，为了方便翻译，直接把逻辑用符号画在注释行里。
逻辑的翻译稍微有点技巧，实现了基本的IO输入、AND/N逻辑、定时器和计数器功能，加上上升沿和下降沿判断功能，这些基本的PLC功能在这个小架构中都能实现。虽然还不完善，比如定时器状态更新的时效性因为架构问题不能每次扫描都更新，上升沿和下降沿的判断需要更多的内存和语句等等，但对于简单的应用还是没问题的。 10 逻辑输出，这部分也很简单，只要把相应的逻辑运算结果输出到单片机的IO口就可以了。 11 后运算部分，也就是每次扫描运算完之后，还有余地输出其他需要的功能。这部分在真正的PLC中也是很重要的，要进行逻辑验证，远程通讯等功能，我们这里简化了，只是把一个内存变量加一，用来测试扫描时间，可以调用看看扫描周期时间是否超过最小定时器时间等辅助功能。 实测12M时钟在0.01秒内执行了这个小逻辑70多次！架构在那里，具体逻辑怎么写呢，最好是在PLC里写好先在模拟器上试着编程一下，等功能OK了再拷进我们的MCU里，一句一句的翻译。因为MCU汇编语言的调试还是很麻烦的，毕竟不直观，最好是在PLC模拟器里完成再搬进来。
在Keil中编译成HEX文件后，直接烧写到单片机中使用即可。实际使用前最好根据单片机的晶振时钟调整好微定时器的定时参数，尽量达到0.01秒的要求，不要偏差太大。还有一种方法就是用proteus软件模拟硬件运行，也是一个不错的办法。通过反复修改汇编程序，通过模拟测试，到现在为止我们只完成了PLC芯片逻辑的软件编写，现在就可以烧写到51内核的单片机中进行实际运行了。这里我采用的是STC的国产单片机，15W408系列，DIP20代替AT89C2051，可以多加几个IO引脚。 才几块钱，价格便宜，1T内核，性能强（之前写的0.01秒扫描70次是在仿真环境下，12T的89C2051达到的性能，如果用STC的1T系列的话，要注意实际运行速度会提升12倍，达到0.01秒扫描700次，有时候太快会出毛病，哈哈），IO可以设置强推挽，驱动力强，串口直接下载程序，编程方便，对于非专业应用来说，还是很适合DIYer来搞一些小东西的。使用STC专用下载线（才十几块钱，比其他芯片下载编程器便宜多了，甚至用5块钱的USB+TTL串口线也可以用，不过只需要手动断电一次，专用下载线有自动断电功能，下载更方便）下载到芯片里，得到一个带有程序的芯片。用面包板搭测试电路，实际验证逻辑功能。 如果逻辑不满意或时序不合适，可以回头修改程序，重新编译下载，直到满意为止。为了能够运用到实际环境中，还需要配备电源电路、输入按钮开关、输出驱动晶体管或继电器等硬件，以配合实际应用环境，发挥预期的作用。
在实际应用中，还是需要在抗干扰上花些功夫的。干扰来自以下几个方面：1、电磁阀运动时产生的电磁脉冲和反电动势，可以采用二极管作为续流来消除电磁阀断电时的反电动势脉冲。通过加光耦做输出隔离，也可以提高抗干扰性能；2、对于开关量输入通道，需要考虑单片机的输入电阻比较大，长线容易引入外界干扰，可以在输入脚加1K的上拉电阻来降低输入阻抗，达到抗干扰的目的；3、电源也是一个干扰源，因为大功率电机、电磁阀的动作会引起24V电源瞬间剧烈的波动，虽然单片机功耗不大，但是很容易因干扰而复位或者引起输入输出异常。 所以电源滤波也很重要，可用示波器观察电机或电磁阀运动时单片机5V电源的波动情况，通过加π型LC滤波，可大大降低电源带来的干扰。 4 还要考虑电磁辐射，最好给单片机控制板加一个金属外壳，并接地，以抵抗电机电磁阀或厨房电器等外界干扰。这也是我喜欢收藏金属糖果、蛋糕盒的原因，哈哈！对于DIY爱好者来说，有时候想法很好，测试成功，但实际安装后却失败了。这可能不是我们做的不好，而是其实我们没有考虑到复杂的工作环境。真正的产品比我们DIY的贵的主要原因就是实际工作现场的复杂性，真正的核心控制可能很简单，但周围的各种保护却很复杂，甚至连错误的接线都要考虑，成本和可靠性是成正比的。希望朋友们DIY愉快！
