基于单片机的modbus通信接口设计

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1、实验室开放实验题目：基于DSP2407单片机的MODBUS通信接口设计院系名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：成绩：指导老师签名:日期:目录摘要31绪论42设计方案42.1方案概述52.2方案论证52.3MODBUS协议63硬件电路设计73.1最小系统电路73.2单片机电源电路83.3报警控制电路93.4通讯电路104总体设计方案114.1主程序设计114.2串口中断处理设计124.3CRC计算及校验设计134.4数据帧处理模块14心得体会16参考文献17附录一部分程序代码18摘要在机械、化

2、工、纺织等行业，随着生产规模的不断扩大，以及对生产过程集中监控的迫切要求，现场总线技术应运而生，并成为了当今测控领域研究的热点之一。Modbus协议作为现场总线的-•种，以其开发成木低，简单易用等诸多优点己被工业领域广泛接受。信号测量作为工业中重要的测量参数之一，本课题选择了信号测量作为测量的对彖，并设计了基FModbusI办议的信号测量测控节点。木设计采用TC1047A传感器采集现场信号测量，由DSP320IF2407单片机进行AD转换和Modbus协议通讯。通讯的物理层采用RS232接口，并壇

3、加了光电隔离、抗雷击和短路保护等功能。最后实现了单个节点和PC机的Modbus协议通讯，并通过控制蜂鸣器和继电器来模拟工业现场控制。本文分别从硕件和软件上阐述了该信号测量测控节点的实现方法。［关键词］信号测量测控Modbus协议RS232DSP320IF24071绪论随着计算机技术和网络技术的发展，工业参数的数字采集促进了现场总线技术的发展，目前现场总线已经从当初的4-20mA电流信号升级为数字信号，发展成为全数字通讯，解决了现场信号远距离高速传送的问题，而且提高了抗干扰性能，增加了系统配置的灵活

4、性，节省了硬件投资，是未来生产自动化和过程控制的发展方向。目前,较有影响的总线有:Modbus,CAN,LonWorks,Profibus等。采用RS485标准总线技术对现场数据进行釆集、管理，相对于CAN,LonWorks,Profibus等现场总线系统而言，具有结构简易、成本低廉、硬软件支持丰富、安装方便，且与传统的DCS兼容，与现场仪表接口简单，系统实施容易等特点，因而RS485总线系统在一定吋间内仍是屮小控制系统的主要形式。信号测量测控模块作为一种重要的设备，在诸多工业生产过程中得到了广泛

5、应用。自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展，国外信号测量测控发展辿速，并在智能化、□适应等方面取得显著成杲。在这方面，以口本、美国、德国、瑞典等国的技术领先，生产出了很多商品化的、性能优异的信号测量测控器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。口前，国外信号测量测控系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。基于单片机的Modbus协议产品一般由单片机芯片为核心和外围辅助逻辑元器件组成，它充分利用单片机的硬件资源和软件资源，同时合理配置特定的功能元器件来

6、实现产品的功用，外围元器件一部分是用來实现通讯的串行接口元件，具冇电平转换的功能，这使得Modbus产品具有组成工业网络的能力；另一部分是功能器件,如：数模转化器、模数转化器、LED显示器等，能够实现很多的特定功能。由于产品的硕件构成比较简单，性能比较稳定，功能比较强且造价比较低成为该产品的主耍特点，在国内使用的Modbus产品大部分是国外产品，国内很少有独立的知识产权,这是Modbus产品在国内的现状。木设计实现了单节点与PC机的Modbus协议的通讯，通过单片机的功能模块进行AD采集，数码管显

7、示，蜂鸣器报警和继电器控制，通过串口以RTU帧的格式和上位机通讯，实现节点上传信号测量AD值和上位机控制节点的I/O的功能。2设计方案2.1方案概述本方案采用精密信号测量电压传换器TC1047作为釆集现场环境信号测量的传感器，单片机选用性价比较高的DSP320IF2407。外部电压基准源为REF3325作为2.5V电压基准。8位拨码开关用來设置Modbus协议节点的TD号。RS232通讯屯路实现节点和PC的Modbus通讯，并在调试吋作为ISP烧录程序的接口。RS485电路实现节点与节点之间的Mo

8、dbus通讯接口。由于节点是在工业现场进行远距离布线，所以在设计RS485总线电路时特别增加了电路抗电磁干扰和防雷电等措施。数码管电路用來显示现场信号测量。在现场信号测量超过设定的阈值时，蜂鸣器进行报警，并且通过控制继电器來控制阀门等现场的执行器。单片机系统的具体框图如图2.1所示:图2.1单片机系统框图2.2方案论证本设计中，通讯的物理层包括RS232电路和RS485屯路两部分。RS232主要是单节点与PC机的通讯，其通讯速率预设低于9600b/s,距离小于15米，适用于户内布线