1、1学院毕业设计（论文）题目：基于单片机的PLC编译程序设计研究学 生 姓 名： 学号：学 部 （系）： 机械与电气工程学部 专 业 年 级： 电气工程及其自动化 指 导 教 师： 职称或学位： 年5月30日目 录2摘 要 .6关键词 .6Abstract .7Key words .8前 言 .81 基于单片机的PLC的单片机程序模块研究及其目标程序框架的构建 .91.1 基于单片机的PLC常用的单片机程序模块的构建 .91.2 基于单片机的PLC的TIM Ti语句的单片机程序模块构建 .10121 围绕TIM Ti片内硬件资源的配置 .1012. 2 TIM Ti所需的To中断服务程序 .11
2、123 TIM Ti模块的流程分析和建立 .1213 CNT Ci 语句的单片机程序模块的构建 .1314 PLS8 Yi 脉冲微分语句的单片机程序模块的构建 .141. 5 移位类语句的单片机程序模块的构建 .151. 6 基于单片机的PLC目标程序框架的构建 .162 基于单片机的PLC编译程序总体设计方法 .1921 采用数组技术构建基于单片机的PLC源程序语句标准集合 .19211 基于单片机的PLC源程序语句标准集合的定义 .19212 基于单片机的PLC源程序语句标准集合的数组表达 .2022 基于单片机的PLC目标代码集合的构建 .2223 建立基于单片机的PLO源程序语句和目标
3、代码之间的关系 .2224 基于单片机的PLO编译程序结构 .2325 盲码的预先填入及修正技术 .233 基于单片机的PLC编译程序查错模块设计 .2431 编译过程中列表文件名和列表文件的建立 .243311 用STRCAT建立列表文件名 .25312 列表文件(1st)的建立 .253. 2 查错模块程序流程 .2633 整句识别 .2634 语句语法检查 .27341 M数组逐行搜索 .28343 核对语句长度是否正确 .29344 错误标记写入错误信息文件 .3035 查错模块程序运行结果 .304 固定代码的装配 .3041 基于单片机的PLC编译过程中目标文件的建立 .31411
4、 目标文件名的建立 .31412 目标文件(Bin)的建立 .3242 建立固定代码数组 .3243 向目标文件中装配固定代码 .345 活动代码的翻译和装配 .3451 活动代码翻译和装配的整体思路 .3452 源程序语句的类型识别 .35521 ckhh存放着当前被翻译的源程序语句 .36522 当前源程序语句的类型识别 .3653 简单活动代码的装配 .37531 引用名(位地址)字符转化函数cvt(x，y)的定义 .37532 实现映射F i=口(Mi)的第一种程序结构 .38533 LDI语句的目标代码装配 .38534 AND语句的目标代码装配 .39535 ANI语句的目标代码装
5、配 .394536 OR语句的目标代码装配 .40537 ORI语句的目标代码装配 .40538 STORE语句的目标代码装配 .41539 OUT语句的目标代码装配 .4154 复杂活动代码的装配及其盲码的修正 .42541 TIM语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .425411 TIM模块中的F数组赋值 .435412 TIM模块中第二种盲码的修正 .445413 针对TIM的第一种盲码的修正 .445414 目标文件Bin装配时两种地址的切换方法 .4554. 15 TIM模块的目标代码装配 .46542 CNT语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .465421 CNT模块中的F数组的
6、赋值 .485422 CNT模块的目标代码装配 .48543 RSTC语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .485431 RSTC语句翻译模块中的盲码修正 .495432 RSTC模块中F数组的赋值和目标代码的装配 .49544 PLS语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .505441 PLS语句翻译模块中的盲码修正 .515442 PLS模块中F数组的赋值和目标代码的装配 .51545 DIN语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .515451 DIN语句翻译模块中的盲码修正 .525452 DIN模块的目标代码装配 .52546 SFT语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .535461 SF
7、T语句翻译模块中的盲码修正 .535462 SFT模块中F数组的赋值和目标代码的装配 .545547 RSTS语句的目标代码的装配及其盲码的修正 .545471 RSTS语句翻译模块中的盲码修正 .555472 RSTS模块中F数组的赋值和目标代码的装配 .5555 END语句的处理 .566 基于单片机的PL c编译程序的实验研究 .5661 实验研究系统的建立 .5662 基于单片机的PLO源程序的编辑和编译 .5763 结论 .58参考文献 .59致谢 .616基于单片机的PLC编译程序设计研究摘 要自动化装置和机电一体化产品的设计和开发中有时需要采用一种成本极低的逻辑控制器。为了满足这
8、种需要，作者开展了用单片机直接实现梯形图逻辑控制的硬件和软件研究。其中最为关键的一项技术是如何设计出基于单片机的PLC编译程序，将符合梯形图逻辑的PLC指令源程序翻译成单片机目标程序。本文论述了基于单片机的PLC编译程序设计的理论和方法，研究了基于单片机的PLC的单片机程序模块和目标程序框架，对编译程序结构进行了分析，阐述了查错模块设计方法以及目标代码装配方法，对基于单片机的PLC的编译程序的调试实验系统组成和实验结果进行了分析。首先，进行了基于单片机的PLC的单片机程序模块研究，构建了独具特点的目标程序框架结构。然后，定义了基于单片机的PLC的源程序语句标准集合，提出了源程序语句标准集合的数
9、组表示方法；定义了目标代码集合，提出了用口映射来建立源程序语句标准集合和目标代码集合之间的关系，为编译程序结构的实现提供了条件和方法；提出了盲码预填和盲码修正的思想提出了依据M数组对源程序查错的思路，通过列表文件名和列表文件的建立、整句识别、语句语法检查中的M数组逐行搜索、核对关键词是否相等、核对语句长度是否正确等一系列环节，实现对源程序的查错处理；论述了翻译过程中向目标文件里装配固定代码的过程；论述了翻译和装配活动代码的整体思路和流程；运用M数组进行源程序语句的类型识别，初步实现了盯映射的预定位；有效定义了引用名(位地址)的字符转化函数；分别给出了实现盯映射的第一种程序结构和第二种程序结构，
10、有效的完成了简单活动代码和复杂活动代码的翻译和目标文件的装配任务；提出并论述了第一类盲码修正和第二类盲码修正的程序实现方法。建立了基于单片机的PLC的编译程序设计研究的实验系统，对该编译程序的各项功能进行了验证和比对。经过多个程序的试验表明，该编译程序能够正确地将基于单片机的PLC源程序翻译成单片机可以直接执行的、符合梯形图逻辑控制要求的目标程序。实验结果表明，本文所设计的基于单片机的PLC编译程序完全符合设计要求，可以用于项目开发。由于基于单片机的PLC成本极低，实际应用时可以带来较好的经济效益，因而具有较强的实用性。关键词： 单片机，可编程逻辑控制器，编译程序，盲码，源程序，目标程序7Ab
11、stractSometimes，one kind of extremely inexpensive logic controller is needed in design and the development of the automation device and the integration oelectromechanical productIn order to meet this kind of needsthe author carried Oll the hardware and the sofhvare research of having directly realiz
12、ed the ladder diagram logic control with the monolithic microcomputerIn whichmost essential technology is how to design the compiler for PLC based on monolithic microcomputer,and is how to translate PLC instruction source program which conf01Tn ladder diagram logic into monolithic microcomputer targ
13、etprogramThis paper elaborated design theory and the method of the compiler for PLC based on the monolithic microcomputer,has studied the monolithic microcomputer program module and the target program frame for PLC based on the monolithic microcomputer,has c ried on the analysis to thecompiler.struc
14、tureelaborated design method for the checking mistaken module as well as the assembly method for goal code，has carried on the analysis to expedmental result and debugging experiment system composition for the compiler for PLC based on the monolithicmicrocomputerFirst,the research on the monolithic m
15、icrocomputer program module for PLC based on the monolithic microcomputer has been conductedThe alone characteristic frame construction for targetprogram has been constructedThenthe paper has defined the standard set of the source program sentence for PLC based on the monolithic microcomputer,propos
16、ed the array expression method for the standard setof the source program sentenceThe goal code set has been definedEstablishing the relations between the source program sentence standard set and the goal code set with sigma the mapping has been proposed，so that the condition and the method for reali
17、zation of the compile structure has been providedA thought ofthe filling blind code in advance and the revising blind code has been proposed。A mentality of checking mistaken to the source program according to the Marray has been proposedThe processing of the checking mistaken to the source program h
18、as been realized through a series of procedure such as the establishment of list filename and list documenL the recognition to entire sentencethe search by line using M array in sentence grammar inspection，the checkup to key word whether equal，the checkup to sentence length whether correct and so on
19、The process of assembling the fixed code into the goal document during the 8translation has been elaboratedOverall mentality and the procedure of the translation and the assembly code have been elaboratedThe pre-localization of the sigma mapping bycarrying on the type recognition to source program s
20、entence depend on the array M has initially beenrealizedThe character transformation function for quotation name(bit address)has been definedeffectively，e first kind of procedure structure and the second kind of procedure structure for realizationsigma mapping has separately been given，so that the t
21、ranslation of the simple active code and the complex active code has effective been completed，and that the assembly of the goal document has been completedThe procedure realization method for the first kind of blind code revision and the second kind of blind code revision has been proposed and elabo
22、ratedThe experimental system which using the research of compiler design for PLC based on monolithic microcomputer has been establishedWe had carried on the confirmation and compare to the each function of the compilerAfter the severaI procedure trials。indicated that the compiler can translate corre
23、ctly thesource program of PLC based on monolithic microcomputer into the target program which is enable to be executed by monolithic microcomputer and tallies the request of ladder diagram logic contr01The experimental result proved that the compiler designed for PLC based on the monolithic microcom
24、puterconforms to the design requirement completely,may use in the project development Because the PLC based on the monolithic microcomputer is extremely inexpensive in cost，it may bring the good economicefficiency when practical application，thus has the strong usabilityKey words： Monolithic microcom
25、puter,programmable logic controller,compiler,blind code，source program，target program前 言前人在单片机应用研究和PLC应用研究方面已经取得了丰硕的成果。当今计算机技术发展很快，编译程序设计技术也在不断发展。世界上现成的PLC产品很多，每一个PLC产品都有一个PLC编译程序。我们要问，本课题“基于单片机的PLC编译程序和其他的PLC编译程序雷同吗?答案是不同。为了大大降低成本，实现如前所述的，在机电一体化产品和自动化装置的设计中直接用单片机芯片作为符合梯形图逻辑的逻9辑控制器，就必须设计出可以将PLC指令源程序
26、翻译成单片机目标程序的编译程序。在从事这项研究时我们发现，本课题“基于单片机的PLC编译程序设计在应用研究方法和具体内容上都和前人有许多不同之处。(1)首先，当从市场上选来新代的单片机芯片作为执行符合梯形图逻辑控制的逻辑控制器，那么从总体上来看，基于该单片机芯片的PLC编译程序的设计就和其他PLC的编译程序设计不同，没有一个现成的编译程序可以套用，必须做创造性的工作，独立完成基于该单片机的编译程序设计。编写基于该单片机的PLC编译程序，是本课题的主要工作任务之一。(2)其次，目标程序框架结构也不同。因为单片机芯片不同，内部的硬件资源也就不同，目标指令代码和目标程序框架结构也就不同。因此在编译程
27、序编写前，必须根据单片机芯片编程的特点设定目标程序框架结构。有许多影响目标程序框架结构的因素，诸如CPU初始化、内部硬件定时器设定、中断结构、接口的初始化等。设定目标程序框架结构，是本课题的另一项主要工作任务。(3) 本课题的一项有特色的工作是在应用研究基础上，构建基于单片机的PLC的源程序代码标准集合和目标程序代码集合，并且用集合和映射的方法为基于单片机的PLC源程序代码、目标代码以及翻译方法建模。此外在设计中采用盲码预填及修正技术。总之，基于单片机的PLC编译程序设计研究是一项具有创造性的工作，需要充分吸收前人经验，开创创新，建立新的模型，新的结构，新的方法1 基于单片机的PLC的单片机程
28、序模块研究及其目标程序框架的构建 基于单片机的PLC编译程序的功能是将基于单片机的PLC源程序翻译成单片机目标程序。为了设计出基于单片机的PLC编译程序，首先要构建出每一条源程序指令所对应的单片机程序模块。基于单片机的PLC的源程序指令采用可编程序逻辑控制器最基本指令的助记符，包括AND，ANI，OR，ORI，LD，LDI，OUT，STORE，TIM，CNT，RST，PLS，DIN，SFT，END等基本逻辑指令。但是，这些基本逻辑指令所对应的单片机程序模块的程序长短不一，有的只有l2条单片机指令组成，有的则需十几条或几十条单片机指令组成。101.1 基于单片机的PLC常用的单片机程序模块的构建
29、大部分PLC指令的单片机程序模块只需l2条单片机指令组成。AND、ANI、OR、ORI、LD、LDI、OUT、STORE指令的单片机程序(指令)如表21所示。由于选择了Atmel公司的AT89C52单片机芯片作为处理器，所以单片机程序使用MCS51单片机指令系统(AT89C52单片机采用了MCS51单片机指令系统)。表11 基于单片机的PLC中常用PLC逻辑指令的单片机程序模块序号PLC逻辑指令单片机程序模块(指令) 目标程序代码序号 PLC逻辑指令 单片机模块（指令） 目标程序代码1 LD bit MOV C, bit A2, bit2 LDI bit MOV C, bitCPL CA2,
30、bitB33 AND bit ANL C，bit 82, bit4 ANI bit ANL C, bit B0, bit5 OR bit ORL C, bit 72, bit6 ORI bit ORL C, bit A0, bit7 STORE bit MOV C, bit 92, bit8 OUT bit CPL CMOV bit, CB392, bit表11 基于单片机的PLC中常用PLC逻辑指令的单片机程序模块在表11的逻辑指令中，运算都围绕位累加器C进行。表中的bit表示位地址，它们都是单片机中片内RAM中可直接位寻址的位(位地址)。(如延时计时器类、脉冲微分类、计数器类、移位类等)的单片机程序模块需十几条或几十条单片机指令组成。下面是对此类PLC逻辑指令的单片机程序模块建立过程的分析。
