嵌入式系统是一种以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备,被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”,在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。本文结合开发项目“基于C8051F040 单片机的嵌入式系统开发”,在深入研究嵌入式系统技术的基础上,提出了小型PLC 设计的系统方案。硬件结构以高性能的8 位嵌入式处理器C8051F040 为核心,充分利用其丰富的片上资源,扩展系统的输入输出功能。软件以开发的PLC 内核为核心,开发系统所需要的应用,将嵌入式PLC内核扩展为完整、实用的PLC 系统。本文深入研究以C8051F040 单片机为核心的PLC 硬件核心电路,包括掉电保护的外部RAM、硬件看门狗和对外部扩展的接口电路。同时研究了PLC 核心的内核软件,包括内核软件的基本功能、内核软件的结构和实现,以及内核对任务的管理和调度。接着研究和分析PLC 的电源,结合最新的开关电源技术,设计出适合小型PLC所需要的电源。以美国功率集成公司(Power Integrations Inc.)的TOPSwitch-II 系列的单片开关电源芯片TOP224Y 为核心,提出开关电源的设计方法和步骤,以及如何选用外围元器件,并且测试了开关电源的性能。研究PLC 主要硬件部分,包括输入输出和通信部分,设计出符合小型PLC 的硬件电路。应用PLC 内核程序,设计出具体的PLC 应用软件。最后结合具体的PLC 应用系统,对该PLC 做整机测试,以及进行PLC 网络扩展试验,对其性能进行评估。