這些卓越的系統從簡單的傳統發展而來，不僅取代了機電設備，還解決了過程工業和非過程工業中日益增多的控制問題。所有跡象表明，這些微處理器驅動的巨人將繼續在自動化工廠中開辟新的領域，進入1990年代。
歷史
在1960年代，就控制而言，機電設備是當時的主流。這些設備，通常被稱為繼電器，被成千上萬的人用來控制許多順序型制造過程和獨立的機器。這些繼電器中有許多用於交通行業，更具體地說，用於汽車行業。這些繼電器使用數百根電線及其互連來實現控制解決方案。繼電器的性能基本上是可靠的——至少作為壹個單壹的設備來說是如此。但是繼電器面板的常見應用需要300到500個或更多的繼電器，與支持這些面板相關的可靠性和維護問題成為壹個非常大的挑戰。成本成為另壹個問題，因為盡管繼電器本身的成本很低，但面板的安裝成本可能相當高。包括購買零件、接線和安裝人工在內的總成本可能在每個繼電器30 ~ 50美元之間。更糟糕的是，不斷變化的工藝需求要求對控制面板進行反復修改。對於繼電器，這是壹個昂貴的前景，因為它是通過面板上的重大重新布線工作來完成的。此外，這些變化有時沒有得到很好的記錄，導致幾個月後的第二班維護噩夢。有鑒於此，丟棄整個控制面板以支持新的控制面板是很常見的，新的控制面板具有以適合新過程的方式接線的適當組件。除此之外，在大批量汽車生產線上維護這些系統的成本不可預測，而且可能很高，因此顯然需要改進控制過程，使其更可靠、更容易排除故障，並更能適應不斷變化的控制需求。
那個東西，在1960年代後期，是第壹個可編程控制器。這第壹個“革命性”系統是專為滿足美國主要汽車制造商的需求而開發的。這些早期的控制器，或可編程邏輯控制器(PLC)，代表了第壹個系統，1可以在工廠車間使用，2可以在沒有大量重新布線或組件變化的情況下改變“邏輯”，3在出現問題時易於診斷和維修。
觀察可編程控制器領域在過去15年中取得的進步是很有趣的。1960年代晚期的先驅產品壹定讓很多人感到困惑和恐懼。例如，維護人員習慣用手動工具修理的硬連線和機電設備發生了什麽變化？它們被偽裝成電子設備的“計算機”所取代，用來取代繼電器。就連編程工具也被設計成了接力式的等效演示。現在我們有機會回顧壹下可編程控制器給制造業帶來的希望。
所有可編程控制器都由圖10所示的基本功能塊組成。1.我們將檢查每個模塊，以了解其與控制系統的關系。首先我們看壹下中心，因為它是系統的心臟(或者至少是大腦)。它由微處理器、用於存儲實際控制邏輯的邏輯存儲器、用於存儲數據的存儲器或可變存儲器組成，這些數據通常會隨著處理器和存儲器的功能而變化。接下來是I/ O模塊。該功能接收CPU的控制電平信號，並將其轉換為適合與工廠級傳感器和執行器連接的電壓和電流電平。I/O類型包括數字(離散或開/關)、模擬(連續可變)或各種專用於特定應用任務的“智能”I/O。此處顯示了編程器，但它通常僅用於對系統進行初始配置和編程，並不是系統運行所必需的。它還用於對系統進行故障診斷，並且可以證明是查明問題確切原因的有價值的工具。此處顯示的現場設備代表連接到I/O的各種傳感器和執行器。這些是系統的手臂、腿、眼睛和耳朵，包括按鈕、限位開關、接近開關、光電傳感器、熱電偶、RTDS、位置傳感設備和作為輸入的條形碼閱讀器；以及指示燈、顯示設備、馬達啟動器、DC和交流驅動器、螺線管和打印機作為輸出。
沒有壹個單壹的嘗試可以涵蓋其快速變化的範圍，但三個基本特征可以檢查，以給出分類工業控制設備作為可編程控制器。
(1)它的基本內部運算是求解從內存開始到某個指定點的邏輯，比如內存結束或者程序結束。壹旦到達終點，操作又從記憶的起點開始。這個掃描過程從供電開始壹直持續到斷電。
(2)編程邏輯是繼電器梯形圖的壹種形式。常開、常閉觸點和繼電器線圈在利用左和右垂直軌道的形式中使用。功率流(符號正電子流)用於確定哪個線圈或輸出通電或斷電。
(3)機器從基本概念上來說是為工業環境設計的；這種保護不會在以後添加。工業環境包括不可靠的交流電源、高溫(0至60攝氏度)、極端濕度、振動、射頻噪聲和其他類似參數。
壹般應用領域
如今，可編程控制器被廣泛用於各種控制應用中，其中許多在幾年前還是不經濟的。這是真實的，有兩個壹般原因:壹是成本效益(即每I/O點的成本)隨著微處理器和相關部件價格的下降而顯著提高；二是控制器解決復雜計算和通信任務的能力使其有可能在以前使用專用計算機的地方使用。
可編程控制器的應用可以以多種不同的方式分類，包括通用和工業應用類別。但是，重要的是要理解控制器目前被理解和使用的框架，以便可以檢查當前和未來發展的全部範圍。正是通過應用程序的力量，人們才能看到控制器的全貌。工業應用包括離散制造業和流程工業中的許多應用。汽車工業應用，可編程控制器的起源，繼續提供最大的機會。其他行業，如食品加工和公用事業，提供了當前的發展機會。
使用可編程控制器的壹般應用領域有五個。壹個典型的安裝將使用壹個或多個這些集成到控制系統的問題。下面簡要說明這五個方面。
描述
AT89C51是壹款低功耗、高性能的CMOS 8位微型計算機，內置4K字節的閃存可編程和可擦除只讀存儲器(PEROM)。該器件采用Atmel的高密度非易失性存儲器技術制造，與行業標準的MCS-51指令集和引腳排列兼容。片內閃存允許程序存儲器在系統內重新編程，或者由傳統的非易失性存儲器編程器重新編程。Atmel AT89C51是壹款功能強大的微型計算機，它將多功能8位CPU與Flash結合在壹個單片芯片上，為許多嵌入式控制應用提供了高度靈活且經濟高效的解決方案。
功能特征
AT89C51提供以下標準功能:4K字節的閃存、128字節的RAM、32條I/O線、兩個16位定時器/計數器、五矢量兩級中斷架構、全雙工串行端口、片內振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C51采用靜態邏輯設計，工作頻率可降至零，並支持兩種軟件可選的省電模式。空閑模式停止CPU，同時允許RAM、定時器/計數器、串行端口和中斷系統繼續運行。掉電模式保存RAM內容，但凍結振蕩器，禁用所有其它芯片功能，直到下壹次硬件復位。
Pin描述
VCC:電源電壓。
GND:地面。
端口0:
端口0是壹個8位開漏雙向I/O端口。作為輸出端口，每個引腳可以接收8路TTL輸入。當1寫入端口0引腳時，這些引腳可以用作高阻抗輸入。在訪問外部程序和數據存儲器期間，端口0也可以配置為多路復用低位地址/數據總線。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。端口0還在Flash編程期間接收代碼字節，並在程序驗證期間輸出代碼字節。程序驗證期間需要外部上拉。
端口1
端口1是壹個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。端口1輸出緩沖器可以接收/提供四路TTL輸入。當1寫入端口1引腳時，它們被內部上拉電阻拉高，可以用作輸入。作為輸入，由於內部上拉，外部拉低的端口1引腳將產生電流(IIL)。在閃存編程和驗證期間，端口1也接收低位地址字節。
端口2
端口2是壹個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。端口2輸出緩沖器可以接收/提供四路TTL輸入。當1寫入端口2引腳時，它們被內部上拉電阻拉高，可以用作輸入。作為輸入，由於內部上拉，外部拉低的端口2引腳將產生電流。端口2在從外部程序存儲器取數據和訪問使用16位地址的外部數據存儲器時發出高位地址字節。在這種應用中，當發射1時，它使用強內部上拉。在訪問使用8位地址的外部數據存儲器期間，端口2發出P2特殊功能寄存器的內容。在閃存編程和驗證期間，端口2還接收高階地址位和壹些控制信號。
端口3
端口3是壹個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。端口3輸出緩沖器可以接收/提供四路TTL輸入。當1寫入端口3引腳時，它們被內部上拉電阻拉高，可以用作輸入。作為輸入，由於上拉，外部拉低的端口3引腳將產生電流(IIL)。端口3還提供AT89C51的各種特殊功能，如下所列:
端口3還接收壹些用於閃存編程和驗證的控制信號。
英特爾的快速儲存技術
復位輸入。振蕩器運行時，此引腳在兩個機器周期內保持高電平會復位器件。
ALE/PROG
地址鎖存使能輸出脈沖，用於在訪問外部存儲器期間鎖存地址的低位字節。此引腳也是Flash編程期間的編程脈沖輸入(PROG)。正常工作時，ALE以1/6振蕩器頻率的恒定速率發射，可用於外部計時或時鐘目的。但是，請註意，每次訪問外部數據存儲器時會跳過壹個ALE脈沖。
如果需要，可以通過設置SFR位置8EH的位0來禁用ALE操作。該位置位時，ALE僅在MOVX或MOVC指令期間有效。否則，引腳被弱拉高。如果微控制器處於外部執行模式，則設置ALE-disable位無效。
PSEN
程序存儲使能是對外部程序存儲器的讀選通。當AT89C51執行來自外部程序存儲器的代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，除了在每次訪問外部數據存儲器時跳過兩次PSEN激活。
東亞/VPP
外部訪問使能。EA必須綁定到GND，以使設備能夠從從0000H開始直到FFFFH的外部程序存儲器位置獲取代碼。但是，請註意，如果鎖定位1被編程，EA將在復位時被內部鎖存。EA應該和VCC捆綁在壹起執行內部程序。對於需要12伏VPP的器件，該引腳在閃存編程期間還接收12伏編程使能電壓(VPP)。
XTAL1
反相振蕩器放大器的輸入和內部時鐘操作電路的輸入。
XTAL2
反相振蕩器放大器的輸出。
振蕩器特性
XTAL1和XTAL2分別是反相放大器的輸入和輸出，該放大器可以配置為用作片內振蕩器，如圖1所示。可以使用石英晶體或陶瓷諧振器。要從外部時鐘源驅動該器件，XTAL2應保持不連接，而XTAL1則如圖2所示驅動。對外部時鐘信號的占空比沒有要求，因為內部時鐘電路的輸入是通過壹個二分頻觸發器，但必須遵守最小和最大電壓高和低時間規格。
圖1。振蕩器連接圖2。外部時鐘驅動配置
空閑狀態
在空閑模式下，CPU進入睡眠狀態，而所有片上外設保持活動狀態。該模式由軟件調用。在此模式下，片內RAM和所有特殊功能寄存器的內容保持不變。任何使能的中斷或硬件復位都可以終止空閑模式。需要註意的是，當idle被硬件復位終止時，器件通常會從中斷的地方恢復程序執行，直到兩個機器周期後，內部復位算法才會開始控制。在這種情況下，片內硬件禁止訪問內部RAM，但不禁止訪問端口引腳。當Idle通過復位終止時，為了消除意外寫入端口引腳的可能性，調用Idle的指令之後的指令不應是寫入端口引腳或外部存儲器的指令。
省電模式
在關斷模式下，振蕩器停止工作，調用關斷的指令是最後執行的指令。片內RAM和特殊功能寄存器保持其值，直到掉電模式終止。關斷的唯壹出路是硬件復位。復位重新定義sfr，但不改變片內RAM。在VCC恢復到其正常工作水平之前，復位不應被激活，必須保持激活足夠長的時間，以允許振蕩器重啟和穩定。
程序存儲器鎖定位
芯片上有三個鎖定位，可以不編程(U)或編程(P ),以獲得下表所列的附加特性。
當鎖定位1被編程時，EA引腳的邏輯電平在復位期間被采樣和鎖存。如果器件上電時沒有復位，鎖存器會初始化為壹個隨機值，並保持該值，直到復位激活。為了使器件正常工作，EA的鎖存值必須與該引腳的當前邏輯電平壹致